DE2532554A1

DE2532554A1 - Stator fuer axialstroemungsverdichter

Info

Publication number: DE2532554A1
Application number: DE19752532554
Authority: DE
Inventors: Richmond George Shuttleworth; Donald Leo Williams
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1974-07-29
Filing date: 1975-07-21
Publication date: 1976-02-19
Also published as: GB1511019A; CA1027870A; DE2532554C2; NO149010B; NO752644L; FR2280812A1; CH589229A5; JPS6050999B2; JPS5138112A; IT1040063B; US3918832A; SE419260B; BR7504846A; FR2280812B1; NO149010C; SE7508371L

Description

STATOR PUR AXIALSTRÖMUNGS VERDI CiITER

Die Erfindung betrifft ein Gasturbinentriebwerk und insbesondere einen Verdichterstator für ein Gasturbinentriebwerk.

Gasturbinentriebwerke werden entworfen und haben einen Aufbau_/damit die einzelnen Bauteile eine geeignete strukturelle Form erhalten und um einen zufriedenstellenden aerodynamischen Wirkungsgrad zu erreichen. Der Verdichter eines Gasturbinentriebwerkes hat einfioStator, in welchem ein Läufer angeordnet ist. Die Spitzen der Verdichterschaufeln, welche vom Rotor radial nach aussen in den Strömungskanal des Arbeitsmediums ragen, bilden zusammen mit einer Fläche des Verdichterstators, welche die Spitzen der Schaufeln umgibt, eine Gasdichtung zwischen dem Läufer und dem Stator. Die Spitzen der Verdichterschaufeln, die radial nach innen vom Verdichtergehäuse in den Strömungskanal des Arbeitsmediums ragen, wirken zusammen mit einer Fläche des Läufers zur Bildung einer Gasdichtung zwischen dem Läufer und dem Stator. Der aerodynamische Wirkungsgrad des Verdichters hängt wesentlich von dem Spiel zwischen dem Läufer und dem Stator an den Spitzen der Leitschaufeln und der Laufschaufeln ab. Sogar eine kleine Verminderung des Spitzenspieles kann den aerodynamischen Wirkungsgrad des Verdichters wesentlich verbessern.

Um so grosser der Durchmesser des Strömungskanales der Gasturbine, desto schwieriger wird, es annehmbare Spitzenspiele

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zu verwirklichen. Die Dichtflächen des Läufers und der von den drehenden Laufschaufelspitzen beschriebene Kreisbogen werden in bezug zur Rotorachse innerhalb sehr enger Toleranz konzentrisch gehalten, um den Rotor auszubalancieren. Ein solches genaues Ausbalancieren des Verdichterstators ist nicht erforderlich und die Konzentrizitätstoleranzen des Stators sind deshalb grosser zur Verringerung der Herstellungskosten. Diese Vergrösserung der Toleranzen wirkt sich unmittelbar auf die Konzentrizität der Leitschaufel- und Laufschaufelspitzen in bezug auf die zugeordneten Dichtflächen aus.

Im Idealzustand sind die Dichtflächen des Läufers konzentrisch zu den entsprechenden Leitschaufelspitzen und alle Dichtflächen des Stators sind konzentrisch zu den zugeordneten Laufschaufelspitzen. Bei einem solchen Aufbau hat man ein minimales Spiel zwischen den drehenden und stehenden Bauteilen. Falls eine Exzentrizität zwischen den drehenden und stehenden Bauteilen auftritt, so muss man das Spiel vergrössern, um eine Berührung zwischen dem Rotor und dem Stator während dem Betrieb des Motors zu vermeiden.

Desweiteren ist ein Spiel zwischen den zusammenwirkenden Flächen des Läufers und des Stators erforderlich damit sich das Verdichtergehäuse unter veränderlichen thermischen Bedingungen verziehen kann. Ein Verdichtergehäuse mit um seinen Umfang ungleichförmiger Massenverteilung, wie z.B. ein in Axialrichtung geteiltes Gehäuse, verzieht sich bei thermischer Ausdehnung in Folge der Massenkonzentration in den Bereichen der Flansche. Falls das Gehäuse veränderlichen thermischen Bedingungen ausgesetzt ist so dehnen sich die Bereiche des Gehäuses mit geringer Massenkonzentration schneller aus als die Bereiche des Gehäuses mit grosser Massenkonzentration da diese Bereiche eine grössere Zeitspanne benötigen, um sich den neuen thermischen Bedingungen anzupassen.

Die meisten Axialströmungsgasturbinen haben ein doppeltes Verdichtergehäuse, d.h. ein äusseres Gehäuse, welches zur Abstützung der Triebwerkslager dient und ein inneres Gehäuse, welches den Strömungskenal für das Arbeitsmedium in Radialrichtung begrenzt und die Verdichterleitschaufeln trägt, die '

; sich von der Innenwand in den Strömungskanal erstrecken. Das

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innere Gehäuse umfasst mehrere aneinander geschraubte Ringe. Diese Ringe tragen abwechselnd die Sbatorleitscliauf Glreihen und sind durch Zwischenringe aneinander befestigt, welche die Dichtflächen aufweisen, die den entsprechenden Reihen der Laufschaufelspitzen zugeordnet sind. Die Befestigungsmittel an jede·:: Ring werden in Bezug zur Achse des betreffenden Ringes innerhalb bestimmter Konzentrizitätstoleranzen hergestellt. Falls nebeneinandei-liegende Ringe aneinander Befestigt werden so werden die Konzentrizitätstoleranzen akkumuliert, so dass der Konzentrizitätsfehler zwischen der ersten und der letzten Stufe des Stators ständig zunimmt. Dementsprechend ist ein bestimmtes Spiel zwischen dem Rotor und dem Stator erforderlich, um diesen Konzentrizitätsfehler ausgleichen zu können.

Andere Gasturbinen, insbesondere jene für industrielle Zwecke, haben ein einziges Verdichtergehäuse, welches in Axialrichtung geteilt ist und die beiden Hälften des Gehäuses werden durch längsverlaufende Flanschen an den Gehäusehälften zusammengeschlossen. Die Massenverteilung um den Umfang des Verdichtergehäuses ist ungleichförmig und bedingt ein exzentrisches Verziehen des Verdichtergehäuses bei veränderlichen thermischen Bedingungen. Bauteile, welche an Stellen mit hoher Massenkonzentration befestigt sind bewegen sich radial nach innen in Bezug zu Bauteilen, welche an Stellen mit geringerer Massenkonzentration befestigt sind falls die Temperatur des Gehäuses zunimmt und bewegen sich radial nach aussen falls die Gehäusetemperatur abnimmt. Ein ausreichendes Spiel ist zwischen den Leitschaufel- und Laufschaufelspitzen und den entsprechenden Dichtflächen erforderlich, um eine Berührung zwischen dem Läufer und dem Verdichter an den Stellen zu vermeiden wo das Verdichtergehäuse eine grössere Masse aufweist.

Ein einfaches Verdichtergehäuse mit einheitlicher Massenverteilung hat die erforderliche Voraussetzung für einen hohen aerodynamischen Wirkungsgrad. Dagegen ist aber die mechanische Befestigung der Leitschaufeln an dem Gehäuse schwierig. Die Leitschaufeln sind, notwendigerweise freitragend am Gehäuse befestigt und neigen deshalb zu Schwingungen während dem Betrieb, Leitschaufeln, welche starr am Verdichtergehäuse befestigt sind haben eine geringe Lebensdauer da sie in Folge der Schwingungs-

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belastung an der Stelle abbrechen können, wo das aerodynamische Profil in die' Blattwurzel übergeht. Desweiteren sind bei einer einzigen Verdichterwand Einführschlitze für die Leitschaufeln erforderlich, durch welche die Schaufeln eingesetzt und in Umfausrichtung um das Verdichtergehäuse verteilt werden. In dein Bereich des Einführungsschlitzes treten öfters wesentliche Belastungskonzentrationen auf und zwar insbesondere an den Stellen, wo kleine Krümmungsradien einen einheitlichen Kraftlinienverleuf unterbrechen.

In der U.S. Patentschrift 2.857*093 ist es bekannt, mehrere Statorschaufeln an einem bogenförmigen Segment zu befestigen und anschliessend in einer Umfangsnut eines in Axialrichtung geteilten Verdichtergehäuses einzubauen. Jede Verdichterleitschaufel hat dabei eine keilförmige Wurzel, die in eine öffnung des bogenförmigen Segmentes eingesetzt und in dieser öffnung befestigt ist.

Aus der U.S. Patentschrift 2.939-586 ist ein Stator für einen vielstufigen Axialströmungsverdichter bekannt wobei das , zylindrische Gehäuse Abstandsringe aufweist, die zwischen den Schaufelreihen liegen und durch Bolzen an Stelle gehalten werden, die durch das Gehäuse verlaufen und an den Ringen eingeschraubt sind. Zwei axial nebeneinander verlaufende Abstandsringe bilden eine T-förmige Haltevorrichtung, die die entsprechend geformten Wurzeln der Verdichterleitschaufeln abstützen. Bei dieser bekannten Ausführung erhält man noch eine stärkere Fehlausrichtung gegenüber einem Verdichtergehäuse mit einer einzigen Wand und fest angeschlossenen Laufschaufeln.

Die weitere Entwicklung läuft in Richtung zur Verbesserung des aerodynamischen Wirkungsgrades bei gleichzeitiger Verbesserung der Statorkonstruktion, um die Schwingungsenergie der Schaufeln

: zerstörungsfrei zu vernichten.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, den strukturellen Aufbau eines Verdichtergehäuses und der Verdichterleitschaufeln eines Gasturbinentriebwerkes, sowie den aerodynamischen Wirkungsgrad des Verdichters zu verbessern.

! Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind mehrere Ver- ,. dichterleitschaufeln, welche jeweils einen Halteschlitz in der Wurzel aufweisen verschiebbar an einem bogenförmigen Haltestück

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angeordnet, das einen entsprechend geformten Querschnitt aufweist, wobei sich die Leitschaufein von dem bogenförmigen Halirestück in Radialrichtung nach innen zum Krüiuinungs Zentrum des Bogens erstrecken, dabei sind mehrere der· bogenförmigen Holtestücke mit den Leitschaufeln zur Bildung einer Leitschaufelstufe des Verdichters in einem in Urafangsrichtung verlaufendem Zurückhalteschlitz von einheitlichem Querschnitt festgeschraubt, wobei der Zurückhalteschlitz in der Innenwand des Verdichtergehäuses ausgearbeitet ist und ein oder mehrere Bolzen sich durch das Gehäuse erstrecken und in jedes bogenförmige Haltestück eingeschraubt sind.

Ein erster Vorteil der Erfindung liegt in der Uebertragung der Sohwingungsenergie von den Leitschaufeln auf das Arbeitsmedium und auf das Verdichtergehäuse. Ein weiterer Vorteil ist durch das einstückige Verdichtergehäuse mit den in Urafangsriehtvrg verlaufenden Nuten von einheitlichem Querschnitt zum Festhalten der Leitschaufelanordnungen bedingt-.

Die Hauptvorteile der Erfindung liegen in der Vernichtung der Schwingung^energie ohne Beschädigung der Leitschaufeln sowie in der Beibehaltung eines einheitlichen Spieles an den Spitzen der Leitschaufein und der Laufschaufeln um den gesamten Umfang des Rotors.· Entsprechend einem weiteren Vorteil der Erfindung treten hohe Sparjjiungskonzentrationen nur in den Leitschaufeln und den bogenförmigen Zurückhaltestücken auf, welche leicht und einfach ersetzt v/erden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden ausführlicher beschrieben, es zeigen :

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Axialströmungsgasturbinentriebwerkes.

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung im Schnitt eines Ausschnittes des Verdichters des Gasturbinentriebwerkes nach Fig. 1.

Fig. 3 eine Schnittansicht des Verdichters nach Fig. 2.

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 nach Fig. 3.

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Fig. 5 eine Schnittansicht der Leitschaufelbefestigung unter der Druckbelastung durch das Arbeitsmedium.

Fig. 6 eine Schnittansicht der Leitschaufelbefestigung im Schwingungszustand wobei die Schwingungsbelastung grosser ist als die Druckbelastung durch das Arbeitsmedium und dieser entgegengerichtet ist.

Das in Fig. 1 dargestellte Gasturbinentriebwerk 10 ist ein Axialströmungstriebwerk mit einem vielstufigen Verdichter 12, der über eine Verbrennungseinrichtung 16 mit einer vielstufigen Turbine 14 in Verbindung ist. Die Luft wird in dem Verdichter komprimiert, in der Verbrennungseinrichtung mit Kraftstoff vermischt und zur Erzeugung einer Heissgasströmung verbrannt, welche in der Turbine durch mehrere Düsen expandiert wird. Um-somehr Luft das Triebwerk verdichten kann desto grosser ist die Triebwerksleistung oder der Schub, welcher vom Triebwerk erzeugt werden kann«

Ein Teil des vielstufigen Verdichters ist in Fig. 2 im Schnitt dargestellt. Ein Rotor 18 umfasst mehrere Verdichterlaufräder 20, die durch Abstandstücke 22 in Axialrichtung voneinander getrennt sind. Jedes Verdichterlaufrad hat eine Scheibe 24· und mehrere Laufschaufeln, welche an der Scheibe befestigt sind, wie z.B. die Laufschaufel 26 in der Fig. 2. Jede Laufschaufel hat eine Plattform 28 am Ende eines aerodynamischen Abschnittes 30· Ein axialer Spalt zwischen den Laufschaufelplattformen benachbarter Laufräder wird mittels einer inneren Luftdichtung 32 überspannt. Der Rotor liegt in einem Verdichterstator 34-, der mehrere Leitschaufelstufen 26 auf v/eist, welche jeweils in einer Umfangsnut 38 des Verdichtergehäuses 4-0 befestigt sind.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist hat jede Leitschaufelstufe mehrere Leitschaufelanordnungen 4-2, welche jeweils eine oder mehrere Leitschaufeln 4-4-, ein bogenförmiges Haltestück 46 und zwei Endplatten 48 aufweisen. Jede Leitschaufelanordnung ist in einer Umfangsnut mittels einem oder mehrer Bolzen 50 befestigt, die sich durch das Gehäuse erstrecken und in das bogenförmige Haltestück eingeschraubt sind.

Jede Verdichterleitschaufel hat einen aerodynamischen Abschnitt 52, eine Wurzel 54 mit einem Halteschlitz 56 und eine

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Spitze 58, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Ein Axialspiel 60 ist zwischen der Leitschaufelwurzel und dem Verdichtergehäuse vorgesehen und ein Radialspiel 62 ist zwischen der Leitschaufelwurzel und dem bogenförmigen Haltestück vorgesehen. Wie in Fig. 5 dargestellt ist hat jede Leitschaufel eine Tragfläche 64, die sich suf einer gegenüberliegenden Tragfläche 66 des Gehäuses abstützt sowie eine Tragfläche 68, die sich auf einer gegenüberliegenden Tragfläche 70 des Haltestückes abstützt.

Beim Zusammenbauen des Verdichters werden eine oder mehrere Leitschaufeln 44 auf das bogenförmige Haltestück 46 aufgeschoben wobei das bogenförmige Haltestück, entsprechend dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, in die entsprechend geformten Schlitze in der Wurzel einer jeden Leitschaufel eintritt. Eine Endplatte 48 ist an jedem Ende des bogenförmigen Haltestückes vorgesehen zum Zurückhalten der Leitschaufeln an dem Haltestück. Mehrere Schaufelanordnungen sind in jedem Umfangschlitz befestigt zur Bildung einer Verdichterleitschaufelstufe 36 und jede Leitschaufel erstreckt sich radial nach innen durch den Strönungskanal des Arbeitsmediums. Die Endplatten haben die zusätzliche Aufgabe eine Umfangsbewegung der Leitschaufeln in der Nut während dem Betrieb des Motors zu vermeiden.

Die Anzahl der Leitschaufeln einer Leitsdiaufelanordriung ändert entsprechend den Abmessungen und dem Gewicht der einzelnen Bauteile. Falls jede Leitschaufelanordnung eine grosse Anzahl Leitschaufeln aufweist, so sind weniger Arbeitsschritte erforderlich zum Zusammenbauen einer ganzen Leitschaufelstufe in dem Verdichtergehäuse. Falls jede Leitschaufelanordnung eine kleinere Anzahl Leitschaufeln aufweist, so wird das Gewicht der Leitschaufelanordnungen kleiner und diese sind einfacher in dem Verdichtergehäuse einzubauen. Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel hat eine Leitschaufelstufe 5 Leitschaufelanordnungen, welche etwa 13,6 kg wiegen und 14 Leitschaufeln aufweisen. Man kann ohne Schwierigkeiten bis zu 10 Leitschaufel anordnungen -verwenden.

Die Anzahl der Leitschaufeln der Leitschaufelanordnung, welche zuletzt eingebaut werden soll ist durch die Sehnenlänge des bogenförmigen Haltestückes begrenzt. Die Sehnenlänge des letzten bogenförmigen Haltestückes muss kleiner sein als der

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Abstand zwischen den Spitzen der Leitschaufeln zwischen, welchen die Leitschaufelanordnung in .Radialrichtung; hindurchzufühlen ist zum Einsetzen in die Umfangsnut. In dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die fünfte Leitschaufelanordnung geteilt und weist eine Leitschaufel anordnung mit 13 Leitachaufein und eine Leitschaufelanordnung mit einer einzigen Leitschaufel auf, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Leitschaufelanordnungen sind in der Umfangsnut mittels Bolzen festgeschraubt, welche durch das Verdichtergehäuse ragen und in das bogenförmige Haltestück einer jeden Leitschaufelanordnung eindringen. Die eine einzige Leitschaufel aufweisende Leitschaufel anordnung ist in der Umfangsnut in der gleichen Weise befestigt wie die Leitschaufelanordnung, welche mehrere Leitschaufeln aufweist.

Ein wesentlicher Vorteil des Verdichters entsprechend der Erfindung liegt in der Dämpfung der Schwingungsenergie der Verdichterleitschaufeln während dem Betrieb des Triebwerkes. Infolge des Axialspieles 60 zwischen der Wurzel einer jeden Leitschaufel und dem Verdichtergehäuse, und des Radialspieles zwischen der Wurzel einer jeden Leitschaufel und dem entsprechenden, bogenförmigen Haltestück ist eine begrenzente Bewegung der Schaufeln möglich nachdem das bogenförmige Haltestück einer jeden Leitschaufelanordnung am Verdichtergehäuse befestigt ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt das Radialspiel und das Axialspiel 0,025 mm bis 0,330 mm. Während dem Betrieb des Verdichters werden die Leitschaufeln durch den Druck des Arbeitsmediums belastet und nehmen eine schräge Stellung ein, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Die Schaufeln sind dabei in Richtung zum vorderen Ende oder in Richtung zu dem kleineren Druck in dem Verdichter geneigt bis die Tragfläche der Leitschaufel 68 mit der Tragfläche des Haltestückes 70 in Berührung kommt und die Tragfläche der Schaufel 64 gleichzeitig sich gegen die Tragfläche des Gehäuses 66 anlegt. Innerhalb den üblichen Betriebsbedingungen des Triebwerkes überwiegen die Vibrationsbelastungen periodisch, die statischen Druckkräfte und bewirken eine Neigung der Schaufel nach hinten wie in Fig. 6 dargestellt ist. Diese Bewegung nach hinten der Leitschaufel wird durch die Druckbelastung in Folge des Arbeitsmediums abgedämpft zur Vernichtung der Schwingungsenergie der Leitschaufeln. Desweiteren tritt eine Reibungsdämpfung zwischen den Seitentragflächen der

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benachbarten Leitschaufel!! und zwischen den Tragflächen einer jeden Leitschaufel auf, die in Berührung mit dem Halte.otiick oder dem Gehäuse ist.

Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung wird die Schwingungsenergie bei den bekannten Ausführungen üblicherweise von den Verdichterleitschaufeln eines Gasturbinentriebwerkes durch eine starre Befestigung der Leitschaufeln an dem Gehäuse abgeleitet. Bei einem solchen Aufbau ist die Lebensdauer der Leitschaufel kürzer, da eine wesentliche Schv/ingungsbelastung an der Übergangsstelle ζ v/i sehen, dem aerodynamischen Abschnitt der Leitschaufeln und ihrer Wurzel auftritt. Diese Schwingungsbelastungen bewirken schliesslich ein Bruch der Leitschaufeln. Leitschaufeln, welche entsprechend der vorliegenden Erfindung gehaltert sind, sind nicht starr am Gehäuse befestigt und unterliegen keinen übermässig hohen Schwingungsbelastungen.

Das Verdichtergehäuse hat im wesentlichen U-förmige Hüten, die in die Innenwand des Gehäuses eingearbeitet sind. Da keine Leitschaufeleinführschlitse erforderlich sind, sind die Belastungen des Gehäuses einheitlich um den Umfang des Gehäuses verteilt, so dass dieses eine maximale Lebensdauer erhält. Spannungskonzentrationen des Stators treten an den Ecken der Zurückhaltestücke und der Schaufelwurzeln auf. Diese Zurückhaltestücke sowie die Schaufeln sind bei Beschädigung einfach zu ersetzen.

Durch die Bewegung der Leitschaufeln in Bezug zu dem Gehäuse und dem bogenförmigen Zurückhaltestück kann eine Abnützung an den Berührungsflächen auftreten. Zur Verhinderung einer starken Abnützung der Berührungsflächen sind dieselben mit einer Hartmetallauflage versehen. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung hat eine einfache Geometrie und dementsprechend ist die Befestigung von Hartmetallplatten an den Tragflächen möglich.

Mit einem Verdichter entsprechend der vorliegenden Erfindung erhält man eine wesentliche Verbesserung des aerodynamischen Wirkungsgrades. Falls das Spitzenspiel an den Leitschaufeln und an den Laufschaufeln um 10 tausendstel längs der gesamten Länge des Verdichters zunimmt, so nimmt der Wirkungsgrad des Verdichters um 1% ab. Bei der Konstruktion eines Verdichters versucht man üblicherweise das Spitzenspiel kleiner als 1% der

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Spannweite des aerodynamischen Abschnittes der Leitschaufel zu halten, d.h. bei einem Durchmesser von etwa 127 cm soll das Spitzenspiel zwischen den Leitschaufeln und den Laufschaufeln und den entsprechenden Dichtflächen 58 tausendestel betragen.

Zum Einhalten eines bestimmten maximalen Spitzenspieler^ ist es erforderlich das Verziehen des Verdichtergehäuses sowie die Konzentrizität der zusammenwirkenden Flächen in Bezug auf • eine gemeinsame Achse vorauszusehen beziehungsweise festzulegen. Das Verziehen des Verdichtergehäuses wird weitgehend verhindert durch Anwendung eines ungeteilten Verdichtergehäuses mit einheitlichem Querschnitt in Umfangsrichtung und an jeder Axialstelle» Bei Anwendung eines ungeteilten Verdichtergehäuses erhält das Gehäuse einen einheitlichen Querschnitt, da keine Massenkonzentrationen erforderlich sind, wie z.B. an den Flanschen im Falle eines geteilten Verdichtergehäuses. Die Bereiche eines geteilten Verdichtergehäuses, welche eine grosse Masse aufweisen, wie z.B. an den Flanschen, haben eine geringere thermische Ansprechgeschwindigkeit. Bei einer ungleichförmigen thermischen Ausdehnung verziehen sich die Dichtungsflächen des Gehäuses, so dass die Radiallage der betroffenen Verdichterleitschaufeln sich ändert. In einem geteilten Gehäuse muss das Spitzenspiel ausgewählt werden zum Ausgleichen der verschiedenen thermischen Ausdehnungsgeschwindigkeiten während bei einem einteiligen Verdichtergehäuse nur eine Anpassung an eine einzige thermische Ausdehnungsgeschwindigkeit erforderlich ist*

Eine zweite wesentliche Voraussetzung um minimale

Spitzenspiele zu erreichen ist die Einhaltung der Konzentrizitätstoleranzen zwischen den gegenüberliegenden Verdichterbauteilen. Die heute üblichen Gasturbinen haben einen Stator mit doppelter Bauweise wobei die innere Wand die Verdichterleitschaufeln trägt und die äussere Wand zur Abstützung der Triebwerkslager dient. Die innere Wand hat mehrere zylindrische Schaufeltragstücke, die in Axialrichtung voneinander entfernt und miteinander verschraubt sind. Jedes zylindrische Tragstück wird innerhalb den Konzentrizitätstoleranzen in Bezug auf seine eigene Achse hergestellt. Falls die Tragzylinder miteinander verschraubt werden so nimmt der Konzentrizitätsfehler vom ersten Tragstück bis zum letzten Tragstück zu. Bei dem Verdichtergehäuse entsprechend der vorliegenden

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Erfindung v/ird jede Umfangsnut in Bezug auf die gleiche Achse hergestellt und zwar in Bezug auf die Achse des Verdichtergehäuses. Man hat dementsprechend gleiche Konzentrizitätstoleranzen für jede axiale Stufe des Verdichters. Obschon der Verdichterrotor der gleichen Toleranzokkumulation wie bei einem doppelten Verdichtergehäuse unterliegt, ist der Konzentrisitätsfehler jedoch kleiner da die Rotorkonzentrizität schon genau überwacht wird zum Ausbalancieren des Rotors.

Desweiteren werden durch den Verzicht auf das innere Gehäuse des Verdichters die Herstellungskosten des Stators wesentlich vermindert und zwar um etwa ein Drittel bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel. Das Verdichtergehäuse mit einer einzigen Wand hat eine kleinere .Anzahl Baustücke und dementsprechend einen einfacheren Aufbau. Das Verdichtergehäuse mit einer einzigen Wand ist leichter als die Doppelwandbauweise und die Masse des erfindungsgeiaässen Gehäuses kann ausbalanciert werden zur Verkleinerung des Spitzenspieles.

Beim Ausbalancieren der Masse des Gehäuses kann dieselbe an jeder Axialstelle vergrössert werden, um die gewünschte Ausdehnungsgeschwindigkeit des Rotors an dieser Stelle zu erreichen. Zwar kann auch die Ausdehnungsgeschwindigkeit eines Verdichters- mit doppelter Bauweise in ähnlicher Weise festgelegt werden, jedoch ist ein genaues Voraussagen der Verformung des Gehäuses bei doppelter Wandbauweise infolge der komplizierten Geometrie schwieriger vorauszusagen.

Entsprechend dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwei Endplatten, jeweils eine an einem Ende eines jeden bogenfrmigen Haltestückes, vorgesehen. Eine einzige Endplatte, welche an einem Ende einen jeden bogenförmigen Haltestückes vorgesehen ist kann jedoch auch eine Rotation der Leitschaufeln in Umfangsrichtung in der Nut des Gehäuses wirksam verhindern.

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Claims

PATEUTANSPRUCHE

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J Verdichterstator, insbesondere für ein Gasturbinentriebwerk, mit mehreren in einer Umfangsnut in der Innenwand des Verdichtergehäuses befestigten Leitschaufel anordnungen, dadurch gekennzeichnet, dass jede Leitschaufelanordnung (42) ein bogenförmiges Haltestück (46) aufweist, welches sich über einen Teil des Gehäusesumfenges erstreckt, wobei wenigstens eine Leitschaufel (44) mit ihrer einen Halteschlitz (56) aufweisenden Wurzel (5^-) verschiebbar vom bogenförmigen Haltestück getragen ist und sich in Radialrichtung von dem Haltestück in Richtung zum Krümmungszentrum des Haltestückes erstreckt, und wobei eine Endplatte (48) an einem Ende des bogenförmigen Haltestückes befestigt ist, um eine Rotation der Leitschaufeln in Umfangsrichtung in der Umfangsnut (38) der Innenwand (40) zu vermeiden.
2. Verdichterstator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Endplatte (48) am anderen Ende des bogenförmigen Haltestückes (46) befestigt ist, um die Leitschaufeln (44) an dem bogenförmigen Haltestück festzuhalten.
3· Verdichterstator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Leitschaufel (44) ein Axialspiel und ein Radialspiel zwischen der Schaufelwurzel (54) und dem Verdichtergehäuse (40) hat.
4. Verdichterstator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialspiel und das Radialspiel zwischen der Schaufelwurzel (54) und dem Verdichtergehäuse (40) in der Grössenordnung von 0,025 bis 0,330 mm liegt.
5· Verdichterstator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (56) in der Wurzel (54) der Leitschaufel (44) T-förmig ist.
6. Verdichterstator nach den Ansprüchen 1 bis 5? dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtergehäuse (40) einen im wesentlichen einheitlichen Querschnitt an jeder Axialstelle längs seiner Länge aufweist.
7. Verdichterstator nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdichterstufe zwischen 5 und 10 Leitschaufelanordnungen (42) aufweist.

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8. Verdichterstotor nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Leitschaufelanordnung (42) nicht mehr als eine Leitschaufel auf v/eist.

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ORIGINAL INSPECTED

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