DE2539186B2

DE2539186B2 - Leitschaufelkranz fuer eine gasturbine

Info

Publication number: DE2539186B2
Application number: DE19752539186
Authority: DE
Inventors: George Stanton-by-Bridge Derby Pask (Großbritannien)
Original assignee: Rolls Royce 1971 Ltd
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1974-09-13
Filing date: 1975-09-03
Publication date: 1977-06-30
Also published as: JPS5154111A; US3986789A; IT1041998B; FR2284754A1; JPS5633562B2; GB1483532A; FR2284754B1; DE2539186A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen Leitschaufelkranz für eine Gasturbine mit wenigstens zwei Kranzsegmenten mit einem äußeren und einem inneren Ringabschmtt an den beiden Enden der Leitschaufeln, wobei die Ringabschnitte an ihren in Umfangsrichtung weisenden Stirnflächen jeweils gegenüberliegende Dichtungsnuten aufweisen, in die gemeinsame Dichtungsstreifen eingelegt sind.

Ein solcher Leitschaufelkranz ist aus der US-PS 35 42 483 bekannt. Hierbei sind die Schaufelringabschnitte einstückig als Gußkörper ausgebildet und die Dichtungsnut ist in diesen Gußkörper eingefräst. In bezug auf die Abdichtung haben sich diese Leitschaufelkränze als vorteilhaft erwiesen, weil durch den Gasdruck die Dichtungsstreifen zur Anlage gebracht werden und mit erhöhtem Dichtungsdruck aufliegen.

Bedingt durch die Forderung nach einer weiteren Erhöhung der Gastemperaturen besteht bei modernen Gasturbinen das Bedürfnis, nicht nur die Schaufelblätter der Leitschaufeln zu kühlen, sondern es müssen auch die äußeren bzw. inneren Schaufelringe selbst einer Kühlung unterworfen werden. Für eine solche Kühlung erweist sich der relativ dicke Rand, der notwendig ist, um bei dem Gußkörper eine den Dichtungsstreifen aufnehmende Nut zu bilden, als äußerst nachteilig, weil die Kühlung dickwandiger Teile problematisch ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen aus Segmenten aufgebauten Leitschaufelkranz 6s mit gekühltem Innen- bzw. Außenring zu schaffen, bei dem die Ringabschnitte mit geringen radialen Abmessungen an der Dichtstelle ausgeführt werden können und eine einfache Bearbeitung ohne die Notwendigkeit des Einfräsens einer Nut gewährleistet ist.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe bei einem Leitschaufelkranz der eingangs angegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch, daß die Ringabschnitte jeweils konzentrisch zweischalig aasgebildet sind und daß jeweils die gegenüberliegenden Nutflanken einer Dichtungsnut von jeweils einer der beiden Schalen gebildet sind und der Dichtungsnutgrund durch einen Abstandssteg zwischen den beiden Schalen gebildet ist

Die beim äußeren Schaufelnng innere und beim inneren Schaufelring äußere Schale, die mit der Leitschaufel verbunden ist, trägt über die Abstandsstege, die als Dichtrippen dienen und über vordere und hintere Lippen, die äußere Schale, die zweckmäßigerweise gelocht ausgebildet ist und eine Auftreffkühlung auf der inneren Schale bewirkt, indem vom Kompressor od. dgl. abgezapfte Druckluft in Form von Einzelstrahlen durch die Lochungen hindurchtritt und auf der inneren Schale auftrifft. Diese äußere Schale kann aus einem Metallblech hergestellt sein, dessen Dicke sehr genau eingehalten werden kann, so daß die Toleranzen der Schaufelringabschnitte vermindert werden können.

Es ist zwai durch die CH-PS 4 15 693 bereits bekannt, bei einer Turbomaschine den Stator zweischalig auszubilden, jedoch sind hier keine Segmentabschnitte vorhanden, die umfangsmäßig gegeneinander abzudichten sind. Es sind lediglich nach innen Befestigungsnuten für die Leitschaufel vorgesehen.

Es ist ferner durch die DT-OS 20 65 334 bereits eine Leitschaufel bekannt, deren Plattformen zweischalig sind, jedoch ist hier eine Abdichtung der Plattformen in Urnfangsrichtung nicht vorgesehen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fi g. 1 eine perspektivische Ansicht einer mit inneren und äußeren Ringabschnitten versehenen Leitschaufel eines Leitschaufelkranzes für Gasturbinen,

F i g. 2 einen Radialschnitt zweier aneinanderstoßender äußerer Schaufeliringabschnitte.

Jede Leitschaufel 19 weist einen äußeren Schaufelringabschnitt 17 und einen inneren Schaufelringabschnitt 18 auf. Jeder der Schaufelringabschnitte 17 und 18 ist zweischalig ausgebildet. Im folgenden wird nur der äußere Schaufelringabschnitit 17 beschrieben; der innere Schaufelring 18 ist entsprechend ausgebildet. Die innere Schale 20 ist mit vorderen und hinteren hochgezogenen Lippen 21, 22 versehen und ist zurückversetzt an den in Umfangsrichtung liegenden Schaufelringendabschnitten mit Dichtrippen 24 versehen, die als Abstandshalter wirken und die äußere Schale 25 tragen, die am Rand mit den Lippen 21,22 und den Rippen 23,24 verlötet ist. Die äußere Schale 25 stößt dabei stumpf gegen die Lippen 21 und 22 an, während sie sich über den Oberrand der Dichtrippen S!3 und 24 erstreckt. Durch die Schalen 20,25 werden arn Rand Dichtungsnuten 27, 28 gebildet, deren Nutgrund von den Abstandsrippen 23,24 gebildet ist. In diese Dichtungsnuten 27,28 ist ein Dichtungsstreifen 29 eingefügt.

Die äußere Schale 25 ist als Kühlplatte ausgebildet und besitzt Perforationsiöcher 26, durch die von einer Druckluftquelle gelieferte Luft in den Zwischenraum zwischen den Schalen 20,25 gelangen kann, und zwar in Gestalt von Luftstrahlen, wodurch sich eine günstige Auftreffkühlung ergibt. Die Kühlluft strömt dann durch nicht dargestellte Kanäle ab, sie kann aber auch durch Löcher in der Lippe 22 in den Hauptgasstrom abfließen

oder sie kann in das hohle Innere der Schaufel 19 einströmen, um dort eine weitere Kühlung zu bewirken.

Jene Abschnitte der äußeren Schale 25, die über die Rippen 23 und 24 vorstehen, sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ungelocht, jedoch ist es auch möglich, die Auftreffkühlung in diesen Bereich zu erstrecken.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, drückt jeder Leckgasstrom zwischen den Schaufelringabschnitten den Dichtungsrtreifen 29 gegen die äußeren Schalen 25, wodurch sich eine günstige Dichtungskraft ergibt. Um diese noch zu verbessern, können die Ränder der äußeren Schalen 25 so deformiert sein, daß sie etwas nach unten abgeknickt sind und in Linienberührung mit dem Dichtungsstreifen 29 gebracht werden.

Gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die äußere Schale 25 an der inneren Schale bzw. den Lippen 21, 22 angelötet. Es können aber auch andere metallurgische Verfahren zur Verbindung benutzt werden und in gewissen Fällen sind sogar Klebeverbindungen anwendbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Leitschaufelkranz für eine Gasturbine mit wenigstens zwei Kranzsegmenten mit einem äußeren und einem inneren Ringabschnitt an den beiden Enden der Leitschaufeln, wobei die Ringabschnitte an ihren in Umfangsrichtung weisenden Stirnflächen jeweils gegenüberliegende Dichtungsnuten aufweisen, in die gemeinsame Dichtungsstreifen eingelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringabschnitte (18) jeweils konzentrisch zweischalig ausgebildet sind und daß jeweils die gegenüberliegenden Nutflanken einer Dichtungsnut (27, 28) von jeweils einer der beiden Schalen (20, 25) gebildet sind und der Dichtungsnutgrund durch einen Abstandssteg (23, 24) zwischen den beiden Schalen gebildet ist

2. Leitschaufelkranz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dsiß die äußere Scüale (25) mit Kühlluftdurchtrittsöffnungen (26) versehen ist. 2c

3. Leitschaufelkranz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randabschnitte der äußeren Schale (25) nach innen abgeknickt sind und in Linienberührung mit dem Dichtungsstreifen (29) stehen.

4. Leitschaufelkranz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randabschnitte der äußeren Schale (25) gelocht sind, um eine Auftreffkühlung des Dichtungsstreifens (29) zu bewirken.

5. Leitschaufelkranz nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schale (25) metallurgisch an der inneren Schale (20) festgelegt ist.