DE4117362A1 - Gasturbinentriebwerksstator und verfahren zum steuern des radialen spiels zwischen stator und rotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Gasturbinentrieb­ werksrotor- und -statorbaugruppen und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Einrichtung zum Reduzieren des ra­ dialen Spiels oder Spalts zwischen dem Stator und dem Rotor aufgrund von umfangsmäßigen Verwindungen.

Ein herkömmliches Gasturbinentriebwerk hat einen Rotor mit mehreren umfangsmäßig beabstandeten Laufschaufeln, die sich von einer Rotorscheibe aus erstrecken, und eine Statorbau­ gruppe, die eine Strömungswegoberfläche hat, welche benach­ bart zu den Spitzen der Laufschaufeln angeordnet ist, so daß zwischen denselben ein radiales Betriebsspiel oder ein radialer Laufspalt vorhanden ist. Das Betriebsspiel oder der Laufspalt sollte so klein wie möglich gehalten werden, um sicherzustellen, daß sämtliche Fluidströmung zwischen den Laufschaufeln hindurchgeht und nicht außen um die Lauf­ schaufeln herumgeleitet wird, um die Energieübertragung zwischen dem Fluid und den Laufschaufeln zu maximieren.

Das Betriebsspiel ändert sich in einem Gasturbinentriebwerk sowohl bei transientem Betrieb des Triebwerks als auch bei sich verändernden stationären Betriebszuständen des Trieb­ werks. Das ist hauptsächlich auf unterschiedliche thermi­ sche Bewegung zurückzuführen, zu der Expansion und Kontrak­ tion von Gebilden in dem Triebwerk bei Erhöhung oder Ver­ ringerung der Triebwerksleistung gehören. Das Gasturbinen­ triebwerk enthält zahlreiche Gebilde, eine Luftströmung und Verbrennungsgase mit veränderlicher Temperatur. Die Beauf­ schlagung von Gebilden mit unterschiedlichen Temperaturen führt zu unterschiedlicher thermischer Bewegung während transienten und/oder stationären Betriebes des Triebwerks. Die Beaufschlagung eines insgesamt symmetrischen Gebildes, das bauliche Variationen aufweist, z. B. aufgrund von Bear­ beitungstoleranzen, mit einer konstanten Temperatur kann ebenfalls zu unterschiedlicher thermischer Bewegung führen.

Wenn eine unterschiedliche thermische Bewegung in Gasturbi­ nentriebwerksgebilden nicht kompensiert wird, werden da­ durch thermische Verwindung und Spannung erzeugt. Bei­ spielsweise werden bei dem Erhöhen der Leistung eines Gasturbinentriebwerks dessen Laufschaufeln üblicherweise erhitzt und dehnen sich schneller aus als ein umgebender Stator. Das kann dazu führen, daß die Laufschaufelspitzen an dem Stator reiben, wenn nicht das Betriebsspiel am An­ fang relativ groß eingestellt wird, um solche Reibberüh­ rungen zu vermeiden. Dieses große Betriebsspiel ist uner­ wünscht, da es den Wirkungsgrad des Triebwerks verringert.

Der Stator und der Rotor werden sich weiter erhitzen und ausdehnen, bis stationäre Wärmeflußbedingungen erzielt sind. Der Stator wird üblicherweise den stationären Zustand schneller erreichen als der Rotor, und zwar aufgrund seiner geringeren thermischen Masse. Das Betriebsspiel kann sich somit während transienten Betriebes beträchtlich verändern.

Alternativ, den Laufschaufeln kann gestattet werden, ab­ sichtlich an dem Stator zu reiben, indem Laufschaufeln mit abschleifbaren Spitzen benutzt werden, um die Statorober­ fläche in einem Zustand maximaler Überlappung zwischen dem Stator und den Laufschaufeln rundzuschleifen. Ein relativ großes Betriebsspiel wird dann jedoch bei allen Betriebszu­ ständen des Triebwerks auftreten, die von dem einen, bei dem die maximale Überlappung aufgetreten ist, verschieden sind.

Herkömmliche aktive Spiel- oder Spaltsteuervorrichtungen dienen bekanntlich dazu, ein Kühlfluid auf vorbestimmte Weise zu einem Stator zu leiten, um das Betriebsspiel zwi­ schen dem Stator und den Laufschaufeln zu minimieren. Sol­ che Vorrichtungen sind jedoch relativ komplex und korrigie­ ren nicht die Ursache des sich verändernden Betriebsspiels.

Darüber hinaus kann das Betriebsspiel nichtaxialsymmetrisch sein, was komplexere Einrichtungen erfordert, um zu versu­ chen, solche nichtaxialsymmetrischen Betriebsspiele im Ver­ gleich zu axialsymmetrischen Betriebsspielen zu kompensie­ ren.

Selbst in Fällen, in denen das nichtaxialsymmetrische Be­ triebsspiel vorherbestimmbar ist, ist die Einrichtung zum Kompensieren dieses nichtaxialsymmetrischen Spiels, z. B. unter Verwendung einer aktiven Spalt- oder Spielsteuerung, relativ komplex und ist weder notwendigerweise in der Lage, dieses nichtaxialsymmetrische Spiel effektiv zu kompensie­ ren, noch versucht sie, die Ursache desselben zu korrigie­ ren.

Darüber hinaus sind einige nichtaxialsymmetrische Betriebs­ spiele auf willkürliche Erscheinungen wie eine Leckage von Kühlfluid oder eines heißen Verbrennungsgases an einem be­ nachbarten Gebilde, die zu umfangsmäßiger Verwindung und zu einem nichtaxialsymmetrischen Betriebsspiel führt, zurück­ zuführen. Die herkömmliche Maßnahme zum Kompensieren einer solchen Erscheinung würde wiederum darin bestehen, den Ent­ wurf für den schlimmsten Fall auszulegen und damit ein re­ lativ großes Betriebsspiel zu haben, was unerwünscht ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen neuen und verbesserten Gasturbinentriebwerksstator zu schaffen.

Weiter soll durch die Erfindung ein Stator geschaffen wer­ den, der in der Lage ist, nichtaxialsymmetrisches Betriebs­ spiel wirksam zu kompensieren.

Ferner soll durch die Erfindung ein Stator geschaffen wer­ den, der in der Lage ist, nichtaxialsymmetrisches Betriebs­ spiel, das auf willkürliche Faktoren zurückzuführen ist, effektiv zu kompensieren.

Weiter soll durch die Erfindung ein Stator geschaffen wer­ den, der in der Lage ist, nichtaxialsymmetrisches radiales Betriebsspiel durch Steuern von umfangsmäßigen thermischen Statorverwindungen effektiv zu steuern.

Ferner soll durch die Erfindung ein Stator geschaffen wer­ den, der in der Lage ist, nichtaxialsymmetrisches Betriebs­ spiel effektiv zu reduzieren.

Weiter soll durch die Erfindung ein Stator geschaffen wer­ den, der in der Lage ist, eine Ursache für nichtaxialsymme­ trisches Betriebsspiel effektiv zu reduzieren.

Schließlich soll durch die Erfindung ein Stator geschaffen werden, der eine relativ einfache Einrichtung zum Steuern von nichtaxialsymmetrischem Betriebsspiel hat.

Außerdem soll ein Verfahren geschaffen werden zum effekti­ ven Steuern des radialen Spiels zwischen dem Stator und dem Rotor eines Gasturbinentriebwerks.

Die Erfindung schafft einen Gasturbinentriebwerksstator, der einen Rotor, welcher mehrere umfangsmäßig beabstandete Laufschaufeln hat, derart umgibt, daß ein Radialspiel oder -spalt zwischen dem Stator und den Laufschaufelspitzen vor­ handen ist. Ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern von nichtaxialsymmetrischem radialen Betriebsspiel zwischen dem Stator und den Laufschaufelspitzen beinhaltet einen Überzug mit vorgewählter Wärmeleitfähigkeit, der auf vorbe­ stimmte Weise längs eines Umfangs des Stators angeordnet ist. In einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung hat der Überzug entweder eine geringe oder eine hohe Wärme­ leitfähigkeit, um thermisch verursachte umfangsmäßige Ver­ windungen oder Deformierungen des Stators zu reduzieren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden un­ ter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines axialsym­ metrischen Turbofan-Gasturbinentriebwerks,

Fig. 2 eine perspektivische, aufgeschnittene Ansicht eines Teils eines Hochdruckverdichters in dem in Fig. 1 dargestellten Triebwerk,

Fig. 3 eine teilweise schematische Querschnittansicht des Hochdruckverdichters, der in Fig. 2 darge­ stellt ist,

Fig. 4 eine Längsschnittansicht einer Hochdruckturbine und von benachbarten Gebilden in dem in Fig. 1 dargestellten Triebwerk,

Fig. 5 eine teilweise im Schnitt dargestellte perspek­ tivische Ansicht eines Teils eines Flansches, der in einem Stator benachbart zu der in Fig. 4 dargestellten Hochdruckturbine benutzt wird,

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Teils des Umfangs des Statorgehäuses und eines benachbar­ ten Gebildes, die in Fig. 4 dargestellt sind,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Quer­ schnittansicht des in Fig. 5 dargestellten Flan­ sches, die nominelle und verwundene Teile des­ selben aufgrund von unterschiedlichen Temperatu­ ren darin zeigt,

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Quer­ schnittansicht des in Fig. 2 dargestellten Hoch­ druckverdichters, die nominelle und verwundene Teile desselben aufgrund von unterschiedlichen Temperaturen darin zeigt,

Fig. 9 eine schematische Querschnittansicht des in Fig. 4 dargestellten Hochdruckturbinenstatorgehäuses, die nominelle und verwundene Teile aufgrund von unterschiedlichen Temperaturen darin zeigt, und

Fig. 10 eine schematische Schnittansicht des in Fig. 4 dargestellten Hochdruckturbinenstatorgehäuses, die ein einzelnes Einlaßluftrohr und einen die­ sem benachbarten Überzug mit thermischer Leitfä­ higkeit zeigt.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ein hohes Mantelstromverhältnis aufweisenden Turbofan-Gasturbinen­ triebwerks 10. Das Triebwerk 10 hat in Reihenströmungsver­ bindung um eine Längsmittelachse 12 herkömmliche Gebilde, zu denen ein Fan 14, ein Niederdruck- oder Zusatzverdichter 16, ein Hochdruckverdichter 18, eine Brennkammer 20, eine Hochdruckdüse 22, eine Hochdruckturbine 24 und eine Nieder­ druckturbine 26 gehören. Die Niederdruckturbine 26 ist sowohl mit dem Fan 14 als auch mit dem Niederdruckverdich­ ter 16 durch eine herkömmliche erste Rotorwelle 27 verbun­ den, und die Hochdruckturbine 24 ist mit dem Hochdruckver­ dichter 18 durch eine herkömmliche zweite Rotorwelle 28 zur unabhängigen Drehung relativ zu der ersten Welle verbunden.

Im Betrieb wird Umgebungsluft 29 in den Fan 14 des Trieb­ werks 10 geleitet, und ein erster Teil 30 wird zur Verdich­ tung in den Niederdruckverdichter 16 geleitet, und ein zweiter Teil 32 umgeht den Niederdruckverdichter 16, damit das Triebwerk 10 Schub erzeugt. Der erste Luftteil 30 wird in dem Niederdruckverdichter 16 verdichtet, in dem Hoch­ druckverdichter 18 weiter verdichtet, in die Brennkammer 20 eingeleitet und mit Brennstoff vermischt, damit eine Verbrennung stattfindet, durch die relativ heiße Verbrennungsabgase 34 erzeugt werden, welche durch die Hochdruckdüse 22 hindurchgeleitet werden, um die Hochdruck­ turbine 24 und die Niederdruckturbine 26 anzutreiben.

Das Triebwerk 10 arbeitet von niedriger bis hoher Lei­ stungseinstellung, um ein Flugzeug während verschiedenen Betriebsarten anzutreiben, zu denen Leerlauf, Start, Reise- und Sinkflug gehören. Das Triebwerk 10 arbeitet deshalb un­ ter transienten Bedingungen bei Beschleunigung oder Ver­ langsamung der ersten und zweiten Rotorwelle 27, 28, wenn im Betrieb die Leistung des Triebwerks entweder erhöht oder verringert wird. Das Triebwerk 10 arbeitet außerdem unter stationären Bedingungen, beispielsweise im Reiseflugbetrieb des Flugzeuges, bei dem die Leistung des Triebwerks 10 auf einem festen Zwischenwert bleibt und die Drehzahlen der er­ sten und zweiten Rotorwelle 27, 28 relativ konstant sind.

Da die Hochdruckturbine 18 die Umgebungsluft 29 verdichtet, um die verdichtete Luft 30 zu erzeugen, wird die Luft 30 erhitzt, wobei sie üblicherweise bis zu etwa 593°C (1100°F) erreichen kann. Die Verbrennungsabgase 34 haben Temperatu­ ren bis zu etwa 1092°C (2000°F). Sowohl die verdichtete Luft 30 als auch die Verbrennungsgase 34 erhitzten benach­ barte Gebilde in dem Hochdruckverdichter 18 bzw. der Nie­ derdruckturbine 24, wodurch sich Temperaturgradienten darin ergeben, die kompensiert werden müssen, um thermisch verur­ sachte Spannung und thermisch verursachte Verwindung zu re­ duzieren.

In dem dargestellten Beispiel hat der Hochdruckverdichter 18 einen Stator in Form eines ringförmigen Gehäuses 36, das gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 2 Laufschaufel­ kränze umgibt, die jeweils mehrere umfangsmäßig beabstan­ dete Laufschaufeln 38 aufweisen, welche sich von dem Rotor 28 aus radial nach außen erstrecken. Gemäß Fig. 3, die einen Querschnitt des Hochdruckverdichters 18 und, der Übersichtlichkeit halber, eine einzelne Laufschaufel 38 zeigt, haben die Laufschaufeln 38 jeweils eine Schau­ felspitze 42 an einem radial äußeren Ende, die einer ring­ förmigen Statorströmungswegoberfläche 44 zugewandt ist und Abstand von derselben hat. Die Strömungswegoberfläche 44 ist die radial innere Oberfläche des Hochdruckverdichterge­ häuses 36, welche um die Schaufelspitzen 42 angeordnet ist, um ein radiales Betriebsspiel oder einen radialen Laufspalt C_r zu bilden.

Demgemäß wird die Luft 30, wenn sie in dem Hochdruckver­ dichter 18 verdichtet wird, erhitzt und erhitzt ihrerseits die Laufschaufeln 38. Die Laufschaufeln 38 dehnen sich bei der Erhitzung aus, und das Betriebsspiel C_r wird dadurch beeinflußt. Üblicherweise erhitzt sich das Gehäuse 36 nicht so schnell wie die Laufschaufeln 38 und dehnt sich deshalb nicht so schnell wie die Laufschaufeln 38 aus. Das Be­ triebsspiel C_r muß deshalb ausreichend groß sein, um Reiben der Schaufelspitzen 42 an der Strömungswegoberfläche 44 zu vermeiden, was an sich bekannt ist.

Ein ähnliches an sich bekanntes Betriebsspiel C_r findet sich auch in der Hochdruckturbine 24. Gemäß den Fig. 1 und 4 hat die Hochdruckturbine 24 einen Stator in der herkömm­ lichen Ausbildung als ein ringförmiges Hochdruckturbinenge­ häuse 48. Das Gehäuse 48 hat einen ersten ringförmigen Flansch 50 und einen zweiten ringförmigen Flansch 52, die axial beabstandet und an ihm angeformt sind. Jeder Flansch 50, 52 hat einen radial äußeren Teil 50a und 52a, welche sich von einer radial äußeren Oberfläche 54 des Gehäuses 48 aus radial nach außen erstrecken. Die Flansche 50 und 52 haben außerdem radial innere Teile 50b bzw. 52b, die sich von einer radial inneren Oberfläche 56 des Gehäuses 48 aus radial nach innen erstrecken. Eine herkömmliche Turbinen­ zwischendüse 58 ist mit Abstand radial einwärts von dem Ge­ häuse 48 angeordnet und hat mehrere umfangsmäßig beabstan­ dete, hohle Düsenleitschaufeln 60, die mit einem radial äu­ ßeren Düsengehäuse 62 geeignet verbunden sind. Das Düsenge­ häuse 62 hat einen ersten und einen zweiten ringförmigen Flansch 64 bzw. 66, die an dem Gehäuse angeformt sind und axialen Abstand voneinander haben und auf herkömmliche Weise mit dem ersten bzw. zweiten Flansch 50, 52 des Gehäu­ ses verbunden sind.

Die Hochdruckturbine 24 hat in dieser exemplarischen Aus­ führungsform eine erste Rotorstufe 68 und eine zweite Ro­ torstufe 70, die beide mit dem zweiten Rotor 28 verbunden sind, welcher Leistung von der Hochdruckturbine 24 an den Hochdruckverdichter 18 abgibt. Die erste Stufe 68 hat meh­ rere umfangsmäßig beabstandete Laufschaufeln 72, die zwi­ schen der Hochdruckturbinendüse 22 und der Zwischendüse 58 angeordnet sind. Die Laufschaufeln 72 haben jeweils eine Schaufelspitze 74, die von einer herkömmlichen Ummantelung 76, welcher sie zugewandt ist, Abstand hat. Die Ummantelung 76 weist eine innere Strömungswegoberfläche 78 auf, die um die Schaufelspitzen 74 angeordnet ist, um das radiale Be­ triebsspiel C_r festzulegen. Die Ummantelung 76 hat ein stromabwärtiges Ende 80, das auf herkömmliche Weise an dem ersten Flansch 50 an dem inneren Flanschteil 50b befestigt und durch diesen abgestützt ist, und ein stromaufwärtiges Ende 82, das auf herkömmliche Weise an dem Gehäuse 48 befe­ stigt und durch dieses abgestützt ist.

Das Hochdruckturbinenbetriebsspiel C_r muß auch unterschied­ liche thermische Bewegung zwischen den Laufschaufeln 72 und der Ummantelung 76 während des Betriebes auf eine Weise kompensieren, die der oben für das Hochdruckverdichterbe­ triebsspiel C_r beschriebenen gleicht. Die Verbrennungsgase 34 sind relativ heiß und erhitzen die Laufschaufeln 72, wo­ durch diese sich ausdehnen. Das Gehäuse 48 und die Ummante­ lung 76 sind kälter als die Laufschaufeln 72 und dehnen sich deshalb nicht so schnell aus.

Weiter, das Betriebsspiel C_r sowohl des Hochdruckverdich­ ters 18 als auch der Hochdruckturbine 24 braucht relativ zu der Triebwerkslängsmittellinie 12 nicht nur axialsymme­ trisch zu sein, sondern kann auch nichtaxialsymmetrisch sein, was beträchtlich schwieriger zu kompensieren ist. Einen nennenswerten Beitrag zu Veränderungen des nichtaxi­ alsymmetrischen radialen Betriebsspiels C_r liefert eine um­ fangsmäßige thermische Verwindung der Strömungswegkonstruk­ tion. Diese Verwindung beinhaltet wenigstens zwei Typen.

Der erste Typ von thermischer Verwindung oder thermischem Verzug kann anhand der Fig. 4 und 5 gezeigt werden. Fig. 5 veranschaulicht ausführlicher den Teil des ersten Hoch­ druckturbinenflansches 50, der den ersten äußeren Flansch­ teil 50a mit einem nominellen Radius r und einer Dicke t hat, welcher sich oberhalb der äußeren Gehäuseoberfläche 54 erstreckt. Da der Flansch 50 zum Teil die Ummantelung 76 abstützt, beeinflußt seine thermische Verwindung die ra­ diale Position der Ummantelung 76 und deshalb die Größe des Hochdruckturbinenbetriebsspiels C_r. Aufgrund von Ferti­ gungstoleranzen können die Dicke t und der Radius r am Um­ fang des Flansches 50 variieren. Diese Variation ist eine willkürliche Variation, die eine Variation in der thermi­ schen Masse am Umfang des Flansches 50 verursacht. Das kann zu einem sowohl transienten als auch stationären umfangsmä­ ßigen Wärmegradienten in dem Flansch 50 führen, welcher zu Verwindung oder Verzug des Gehäuses 48 führen kann, wodurch dieses unrund gemacht wird und daher nichtaxialsymmetrische Betriebsspiele C_r erzeugt werden. Da das ein wiIlkürliches Ereignis ist, ist es nicht vorhersagbar und schwierig kom­ pensierbar.

Der zweite Typ von Verwindung oder Verzug ist vorhersagbar und auf Entwurfsmerkmale zurückzuführen, die sich an dis­ kreten Umfangsstellen relativ zu der Längsmitteachse 12 des Triebwerks befinden und Wärmeansprecheigenschaften haben, die sich von denen der übrigen Gebilde unterscheiden. Ein Beispiel ist der horizontal geteilte Flansch, der bei Verdichtergehäusen üblich ist.

Gemäß den Fig. 2 und 3 hat das Hochdruckverdichtergehäuse 36 einen bogenförmigen oberen Teil 36a, der sich über 180 Grad erstreckt und einen bogenförmigen unteren Teil 36b, der sich über 180 Grad erstreckt. Ein erster Flansch 84 und ein zweiter Flansch 86, die koplanar sind und sich horizon­ tal erstrecken, sind jeweils mit dem oberen und unteren Teil 36a bzw. 36b des Gehäuses einstückig verbunden, und der obere und untere Teil 36a und 36b sind durch herkömmli­ che Mittel in Form von Schrauben miteinander verbunden. Die zusätzliche thermische Masse der Flansche 84 und 86 hat zur Folge, daß diese hinter dem thermischen Ansprechen des Ge­ häuses 36 thermisch zurückbleiben, wodurch eine thermische Verwindung des Gehäuses 36 sowohl bei transientem als auch bei stationärem Betrieb erzeugt wird.

Ein weiteres Beispiel eines diskreten Entwurfsmerkmals, das unterschiedliche Wärmeansprecheigenschaften hat, beinhaltet lokale Luftöffnungen, die um ein Gehäuse verteilt sind und zur Zufuhr einer Sekundärluftströmung benutzt werden. Gemäß den Fig. 1 und 4 weist die Hochdruckturbine 24 weiter meh­ rere umfangsmäßig beabstandete Lufteinlaßrohre 88 auf, die in Strömungsverbindung mit dem Hochdruckturbinengehäuse 48 verbunden sind. Die Rohre 88 stehen auf herkömmliche Weise in Strömungsverbindung mit Abzapfluftrohren 90, welche mit dem Hochdruckverdichtergehäuse 36 verbunden sind, um einen Teil der verdichteten Luft 30 abzuzapfen. Gemäß den Fig. 4 und 6 hat die Turbinendüse 58 weiter mehrere umfangsmäßig beabstandete Einlaßlöcher 92, die in dem Turbinengehäuse 62 angeordnet sind. Das Hochdruckturbinengehäuse 48 hat Ab­ stand von dem Düsengehäuse 62 und bildet einen Sammelraum 94, der die verdichtete Luft 30 aus den Einlaßrohren 88 empfängt, um die Luft 30 in die Düseneinlaßlöcher 92 und in die hohlen Düsenleitschaufeln 60 zu leiten und diese zu kühlen, wie es an sich bekannt ist.

Während des Betriebes des Triebwerks 10 wird die verdich­ tete Luft 30 durch die Einlaßrohre 88 in den Sammelraum 94 geleitet und erzeugt einen Temperaturgradienten in dem Ge­ häuse 48. Dieser Temperaturgradient erzeugt eine Umfangs­ verwindung in dem Gehäuse 48 sowohl während transientem als auch während stationärem Betrieb, und, da das Gehäuse 48 die Ummantelung 76 über den ersten Flansch 50 und das stromabwärtige Ummantelungsende 80 abstützt, wird das Hochdruckturbinenbetriebsspiel C_r beeinflußt.

Die oben dargelegten Typen der Veränderung des nichtaxial­ symmetrischen Betriebsspiels lassen sich zusätzlich anhand der schematischen Darstellungen in den Fig. 7, 8 und 9 er­ läutern. Fig. 7 zeigt die schematische Darstellung einer nominellen oder mittleren Radialposition 94 eines Flan­ sches, zum Beispiel des in den Fig. 4 und 5 gezeigten Flan­ sches 50. Die nominelle Position 94 kann entweder in einem stationären Zustand oder in einem besonderen transienten Zustand vorhanden sein. Oben in Fig. 7 ist ein thermisches Zurückbleiben oder eine Verwindung 96 dargestellt, die zum Beispiel einen lokalen Abschnitt des Flansches 50 dar­ stellt, der entweder eine relativ größere Dicke t oder einen relativ größeren Radius r hat, welcher eine größere thermische Masse und deshalb eine Verringerung des thermi­ schen Ansprechens beim Erhitzen des Flansches 50 ergibt. Infolgedessen erfährt dieser Teil des Flansches 50 eine Um­ fangsverwindung, die in diesem exemplarischen Fall eine lo­ kale Verwindung in radialer Richtung ist, und zwar wegen der relativen Ausdehnung, die kleiner als die von benach­ barten Teilen des Flansches 50 ist. Die Umfangsverwindung 96, die in Fig. 7 gezeigt ist, kann beispielsweise auch auftreten, wenn bei einer Leckage relativ kalte Luftströ­ mung auf den Flansch 50 gelangt.

Fig. 4 zeigt einen herkömmlichen Spiel- oder Spaltsteue­ rungsverteiler 98, der das Gehäuse 48 umgibt und Verdich­ terauslaßluft 100 aus dem Hochdruckverdichter 18 über eine herkömmliche Fluidleitung 102 empfängt, die in Fig. 1 ge­ zeigt ist. Wenn ein Teil der Luft 100 an einem diskreten Punkt aus dem Verteiler 98 gegen den Flansch 50 lecken sollte, kann sich die Umfangsverwindung ergeben, die in Fig. 7 gezeigt ist.

Fig. 8 zeigt schematisch das Hochdruckverdichtergehäuse 36 und die horizontalen FIansche 84 und 86. Die nominelle oder mittlere Position des Gehäuses 36 und der Flansche 84 und 86 während entweder eines stationären Zustandes oder eines besonderen transienten Zustandes ist durch die nominelle Position 104 dargestellt, welche einen mittleren Radius des Gehäuses 36 repräsentiert. Wenn die Luft 30 in dem Hoch­ druckverdichter 18 verdichtet wird, wird sich das Gehäuse 36, beispielsweise, schneller ausdehnen als die horizonta­ len Flansche 84 und 86, da das Gehäuse 36 im Vergleich zu den relativ dicken und eine hohe thermische Masse aufwei­ senden Flanschen 84 und 86 relativ dünn ist und eine rela­ tiv geringe thermische Masse hat. Die resultierende rela­ tive Radialposition des Gehäuses 36 und der Flansche 84 und 86 ist demgemäß durch eine verwundene oder verzogene Posi­ tion 106 dargestellt.

Die verzogene Position 106 schneidet die nominelle Position 104 in vier Knotenpunkten 108, in denen der Radius der ver­ zogenen Position 106 gleich dem Radius der entsprechenden nominellen Position 104 ist. Die verzogene Position bein­ haltet zwei Wellenbäuche 110 maximaler radialer Verlagerung relativ zu der nominellen Position 104, welche sich in der 12-Uhr- und in der 6-Uhr-Position befinden oder symmetrisch um eine vertikale Mittelachse 112 des Triebwerks 10 ange­ ordnet sind. Zwei Wellenbäuche 113 minimaler radialer Ver­ lagerung relativ zu der nominellen Position 104 sind in der 3-Uhr- und in der 9-Uhr-Position symmetrisch um eine hori­ zontale Mittelachse 114 des Triebwerks 10 angeordnet, die rechtwinkelig zu der vertikalen Mittelachse 112 angeordnet ist. Fig. 8 zeigt in Verbindung mit Fig. 3 deutlich, daß, wenn die Luft 30 in dem Hochdruckverdichter 18 verdichtet wird, der obere Teil 36a und der untere Teil 36b des Gehäu­ ses sich mehr ausdehnen, als es der nominellen Position 104 entspricht, während das Gehäuse 36 an und mit den horizon­ talen Flanschen 84 und 86 hinter dieser Ausdehnung ther­ misch zurückbleibt und einen negativen radialen Verzug re­ lativ zu der nominellen Position 104 ergibt.

Fig. 9 zeigt eine nominelle Position 116 des in Fig. 4 dar­ gestellten Hochdruckturbinengehäuses 48 auf einem Umfang durch Quermittellinien der Einlaßrohre 88 in entweder einem stationären Zustand oder einem besonderen transienten Zu­ stand. Wenn die Verbrennungsabgase 34 die Turbinendüse 58 erhitzen, wird die Hitze zu dem Gehäuse 48 geleitet und ge­ strahlt. Die verdichtete Luft 30 wird durch jedes Einlaß­ rohr 88 geleitet und erhitzt oder kühlt, je nach Lage des Falles, das Gehäuse 48 in der Nähe der Rohre 88 anders als das Gehäuse 48 zwischen benachbarten Rohren 88. In einem Beispiel, wo die Verdichterluft 30 bewirkt, daß das Gehäuse 48 gekühlt wird, wenn sie in jedes Rohr 88 eintritt, ergibt sich die verzogene Position 118, die in Fig. 9 gezeigt ist.

Die verzogene Position 118 beinhaltet sechzehn umfangsmäßig beabstandete Knotenpunkte 120, die keinen Unterschied in der relativen Radialposition zwischen der verzogenen Posi­ tion 118 und der nominellen Position 116 repräsentieren. Die acht umfangsmäßig beabstandeten Einlaßrohre 88 sind in Fig. 9 durch Mittellinienpositionen dargestellt, in welchen das Gehäuse 48 einen Wellenbauch 122 minimaler relativer Radialverlagerung aus der nominellen Position 116 hat. Gleichabständig zwischen benachbarten Einlaßrohren 88 ist ein Wellenbauch 124 maximaler relativer Radialverlagerung aus der nominellen Position 116 angeordnet.

Fig. 9 zeigt deutlich, daß das Gehäuse 48 thermisch verur­ sachte Umfangsverwindungen aufweist, die eine maximale Ra­ dialposition bei den Maximalwellenbäuchen 124 haben, da das Gehäuse 48 zwischen benachbarten Einlaßrohren 88 relativ heiß ist und sich deshalb radial mehr ausdehnt als das Ge­ häuse 48 in der Nähe von und an den Einlaßrohren 88. Da die Einlaßrohre 88 relativ kalte Luft 30 liefern, bleibt das Gehäuse 48 in der Nähe der Einlaßrohre 88 in der radialen Ausdehnung thermisch zurück und hat deshalb eine relativ kleinere Radialposition als das benachbarte Gehäuse 48 zwi­ schen benachbarten Einlaßrohren 88. Wenn das Gehäuse 48 in die verzogene oder verwundene Position 118 gelangt, wird die Ummantelung 76, die gemäß der Darstellung in Fig. 4 durch den ersten Flansch 50 des Gehäuses 48 gehalten ist, ebenfalls in eine entsprechende verwundene oder verzerrte Umfangsposition gelangen, was ein nichtaxialsymmetrisches Betriebsspiel C_r ergibt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Einrichtung zum Steuern des nichtaxialsymmetrischen Radialspiels C_r zwischen den Statorströmungswegoberflächen und den Schaufelspitzen, die oben beschrieben sind, vorge­ sehen. Die Steuereinrichtung umfaßt einen Überzug mit vor­ gewählter Wärmeleitfähigkeit, der auf vorbestimmte Weise längs des Umfangs der Statoren angeordnet ist.

Die Erfindung kann beispielsweise mit dem Flansch 50, der in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, ausgeführt werden. Eine Ausführungsform der Erfindung kann den Flansch 50 auf­ weisen, der willkürliche Variationen in der Dicke t und dem Radius r hat, oder den Flansch 50, der einer lokalen Tempe­ raturdifferenz ausgesetzt ist, wie sie beispielsweise durch Lecken eines Kühlfluids wie der Verdichterauslaßluft 100 gegen den Flansch 50 verursacht wird. Zum Reduzieren der Umfangsverzerrung 96, die gemäß Fig. 7 dadurch verursacht wird, ist der erste Flansch 50 vorzugsweise mit einem Über­ zug 126 versehen, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat. Der in der vorIiegenden Beschreibung benutzte Begriff "hohe Wärmeleitfähigkeit" bedeutet ein gesteigertes Vermögen, Wärme zu leiten, im Vergleich zu der Wärmeleitfähigkeit der darunter gelegenen Oberfläche, und der Begriff "geringe Wärmeleitfähigkeit" bedeutet ein reduziertes Vermögen, Wärme zu leiten, im Vergleich zu der darunter gelegenen Oberfläche. Geringe Wärmeleitfähigkeit ist gleichbedeutend mit einem guten Wärmeisolator, wogegen eine hohe Wärmeleit­ fähigkeit gleichbedeutend mit einem guten Wärmeleiter ist.

Da der Flansch 50 gemäß der obigen Beschreibung willkürli­ chen Veränderungen ausgesetzt ist, die zu Wärmeverzug oder thermischer Formänderung führen, wird ein Überzug 126 mit hoher Wärmeleitfähigkeit bevorzugt, der den Flansch 50 so weit wie möglich bedecken sollte. Zum Beispiel weist der Flansch 50 zwei axial beabstandete Seitenflächen 128 auf, die durch eine obere Fläche 130 gemäß der Darstellung in Fig. 5 verbunden sind. Der Überzug 126 wird mit einer ins­ gesamt konstanten Dicke über der Gesamtheit der Seitenflä­ chen 128 und der oberen Fläche 130 aufgebracht. Der Überzug 126 mit hoher Wärmeleitfähigkeit, der beispielsweise aus relativ reinem Nickel bestehen kann, das auf die Flächen 128, 130 galvanisch aufgetragen worden ist, sorgt für eine Wärmeübertragung von den heißeren Gebieten des Flansches 50 zu den kühleren Gebieten, um eine gleichmäßigere Temperatur des Flansches 50 zu erzielen. Der Flansch 50 kann aus her­ kömmlichem Inconel 718 (IN718) bestehen, und Nickel hat eine Wärmeleitfähigkeit, die etwa fünfmal größer als die Wärmeleitfähigkeit von IN718 ist. Durch Vorsehen des Über­ zugs 126 auf dem Flansch 50 werden Temperaturunterschiede an dem Flansch 50 reduziert, was zu einer reduzierten Ver­ zugsposition 132 gemäß der Darstellung in Fig. 7 führt. Die reduzierte Verzugsposition 132 weist einen Wellenbauch 132a auf, der einen minimalen Umfangsverzug oder eine minimale radiale Verlagerung aus der nominellen Position 94 hat, welche wesentlich kleiner als diejenige ist, die dem mini­ malen Wellenbauch 96a des unkorrigierten Verzugs 96 zuge­ ordnet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und ge­ mäß der Darstellung in den Fig. 3 und 8 ist ein Überzug 134, der eine geringe Wärmeleitfähigkeit, auf der inneren Strömungswegoberfläche 44 sowohl des oberen Teils 36a als auch des unteren Teils 36b des Hochdruckverdichtergehäuses angeordnet und insgesamt mit den maximalen Schwingungsbäu­ chen 110 ausgerichtet und mit gleicher Erstreckung wie diese angeordnet. Die Überzüge 134 sind längs eines ersten und zweiten Bogens 134a, 134b auf dem oberen bzw. unteren Teil 36a, 36b des Gehäuses symmetrisch relativ zu der ver­ tikalen Mittelachse 112 angeordnet. Die Ausdehnung der Bö­ gen 134a, 134b, in Grad, R₁ und R₂, wird für jeden besonde­ ren Entwurfsfall bestimmt, die Bögen 134a, 134b erstrecken sich aber insgesamt längs der inneren Strömungswegoberflä­ che 44 unter den maximalen Wellenbäuchen 110 bis zu den be­ nachbarten Knotenpunkten 108, um die maximalen Wellenbäuche 110 zu kompensieren. Durch Vorsehen des Überzugs 134 mit geringer Wärmeleitfähigkeit in vorbestimmter Position rela­ tiv zu den maximalen Wellenbäuchen 110 in dem Gehäuse 36 wird die Wärmeübertragung in das Gehäuse 36 an diesen Stel­ len reduziert, um das thermische Ansprechen des Gehäuses 36 entfernt von den Flanschen 84 und 86 dem thermischen An­ sprechen des Gehäuses 36 nahe bei und an den Flanschen 84, 86 anzupassen. Ein gleichmäßigerer Temperaturgang des Ge­ häuses 36 reduziert deshalb die maximalen und minimalen Wellenbäuche 110 und 113, wie es als die reduzierte Um­ fangswärmeverzugsposition 134 in Fig. 8 dargestellt ist. Der Überzug 134 mit geringer Wärmeleitfähigkeit kann ir­ gendein herkömmlicher Wärmesperrüberzug sein, wie bei­ spielsweise ein Gemisch auf Keramikbasis, das an der Strö­ mungswegoberfläche 44 durch herkömmliche Maßnahmen geeignet befestigt wird, beispielsweise durch Auftragen mittels Plasma und rasche Erstarrung. Der Überzug 134 erstreckt sich vorzugsweise über die volle axiale Ausdehnung des Hochdruckverdichtergehäuses 36.

Demgemäß wird durch Vorsehen des Überzugs 134 mit geringer Wärmeleitfähigkeit in der vorbestimmten Umfangsposition längs der Strömungswegoberfläche 44 entfernt von den hori­ zontalen Flanschen 84 und 86 der Umfangsverzug aufgrund von unterschiedlicher thermischer Expansion und Kontraktion des Gehäuses 48 reduziert. Da die Strömungswegoberfläche 44 den Hochdruckverdichterschaufelspitzen 42 zugeordnet ist, wird das nichtaxialsymmetrische radiale Betriebsspiel C_r zwi­ schen denselben gegenüber dem Maximum reduziert, das der Verzugsposition 110 ohne den Überzug 134 zugeordnet ist, und zwar auf reduzierte Werte, die dem reduzierten Verzug 136 zugeordnet sind, der durch die Verwendung des Überzugs 134 erzielbar ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und ge­ mäß der Darstellung in den Fig. 4, 6 und 9 wird ein Überzug 138 mit geringer Wärmeleitfähigkeit auf der inneren Ober­ fläche 56 des Hochdruckturbinengehäuses um jedes Einlaßrohr 88 angeordnet, um die unterschiedlichen radialen thermi­ schen Bewegungen des Gehäuses 48, welche Expansion und Kon­ traktion beinhalten, zu reduzieren. Der Überzug 138, der vorzugsweise einen Wärmesperrüberzug aufweist, wie bei­ spielsweise das oben erwähnte Gemisch auf Keramikbasis, das an der inneren Oberfläche 56 geeignet befestigt ist, er­ streckt sich vorzugsweise von dem ersten Flansch 50 bis zu dem zweiten Flansch 52 und um jedes Einlaßrohr 88 auf einem Teil der Strecke zwischen benachbarten Rohren 88. Fig. 6 zeigt, daß die verdichtete Luft 30 in jedes Einlaßrohr 88 mit einer maximalen Geschwindigkeit radial eintritt und in Umfangsrichtung insgesamt parallel zu der Gehäuseoberfläche 56 umgelenkt wird. Die Luft 30 wird zu Kühlzwecken an Ein­ laßlöchern 92 entnommen, wenn sie in Umfangsrichtung strömt. Daher wird die Geschwindigkeit des Stroms der Luft 30 abnehmen, wenn dieser sich in Umfangsrichtung bewegt. Benachbarte Ströme der Luft 30 werden die Geschwindigkeit null etwa in einer Mittelebene 140 erreichen, die gleichab­ ständig zwischen benachbarten Einlaßrohren 88 angeordnet ist. Die Luft 30 bewirkt, daß die innere Oberfläche 56 des Gehäuses gekühlt wird, wobei die Kühlung zu der Geschwin­ digkeit der Luft 30 proportional ist.

Demgemäß kühlt die Luft 30 die innere Oberfläche 56 am wirksamsten in der Nähe der Einlaßrohre 88, und kühlt die innere Oberfläche 56 entfernt von den Einlaßrohren 88 mit einer ständigen Abnahme in der Wirksamkeit, da die Ge­ schwindigkeit der Luft 30 ständig abnimmt.

Demgemäß braucht in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Überzug 138 mit geringer Wärmeleitfähigkeit nur in der Nähe jedes Einlaßrohres 88 aufgebracht zu wer­ den, um wirksam zu sein. Die Umfangsausdehnung des Überzugs 138 zwischen benachbarten Einlaßrohren 88 wird für beson­ dere Entwurfszwecke bestimmt. ln einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung hat der Überzug 138 zwar eine kon­ stante Dicke, in einer weiteren Ausführungsform der Erfin­ dung, die in Fig. 10 dargestellt ist, kann der Überzug 138 jedoch eine variierende Dicke mit einem maximalen Wert an der Schnittstelle zwischen der inneren Oberfläche 56 und dem Einlaßrohr 88 haben und von da aus in Richtung zu einem benachbarten Einlaßrohr 88 ständig abnehmen. Ein solcher Überzug 138 mit variierender Dicke kann das Wärmeübertra­ gungsvermögen der Luft 30 wirksamer anpassen, indem eine große Dicke des Überzugs 138 dort vorgesehen wird, wo die Geschwindigkeit am größten ist, und die Dicke des Überzugs 138 dort abnimmt, wo die Geschwindigkeit abnimmt, um die innere Oberfläche 56 wirksamer und gleichmäßiger zu isolie­ ren.

Demgemäß kann durch derartiges vorbestimmtes thermisches lsolieren der inneren Oberfläche 56 des Gehäuses 48 ein re­ duzierter Umfangsverzug 142 gemäß der Darstellung in Fig. 9 erzielt werden. Der Überzug 138 bewirkt, daß die Stärke der Kühlung des Gehäuses 48 in der Nähe jedes Einlaßrohres 88 reduziert wird, was eine relativ höhere Temperatur des Ge­ häuses 148 in der Nähe der Einlaßrohre 88 und reduzierte minimale und maximale Wellenbäuche 142a bzw. 142b im Ver­ gleich zu den minimalen und maximalen Wellenbäuchen 122 bzw. 124 der verzogenen Position 118 ergibt, die sich ohne die Verwendung des Überzugs 138 ergeben würde.

Bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfin­ dung wird der Überzug (z. B. 126, 134 und 138) mit vorge­ wählter Wärmeleitfähigkeit auf vorbestimmte Weise längs ei­ nes Umfangs eines Stators aufgebracht, um den Umfangswärme­ verzug in dem betreffenden Stator aufgrund von unterschied­ lichen thermischen Bewegungen, zu denen Expansion und Kon­ traktion gehören, zu reduzieren, wodurch die unterschiedli­ che Radialposition längs des Statorumfangs entsprechend re­ duziert und so das nichtaxialsymmetrische Betriebsspiel C_r reduziert wird. Bei willkürlichem Auftreten, wie es bei dem Flansch 50 der Fall ist, gewährleistet der Überzug hoher Wärmeleitfähigkeit eine gleichmäßigere Temperatur des Flan­ sches 50, wodurch das nichtaxialsymmetrische Betriebsspiel reduziert wird. Bei dem Hochdruckverdichter 18, der die ho­ rizontalen Flansche 84, 86 hat, und bei der Hochdrucktur­ bine 24, die die Einlaßrohre 88 hat, bewirkt ein bevorzug­ tes Aufbringen des Überzugs (134 und 138) geringer Wärme­ leitfähigkeit, daß das nichtaxialsymmetrische Betriebsspiel reduziert wird.

Demgemäß wird in einer weiteren Ausführungsform ein Verfah­ ren geschaffen zum Steuern des nichtaxialsymmetrischen Ra­ dialspiels zwischen einem Stator und einem Rotor, welches den Schritt beinhaltet, den Überzug, der die vorgewählte Wärmeleitfähigkeit hat, längs eines Umfangs des Stators in derartiger Position aufzubringen, daß dadurch der Umfangs­ wärmeverzug des Stators gesteuert wird, der Änderungen in dem radialen Betriebsspiel zwischen dem Stator und dem Ro­ tor verursacht. Bei der Ausführungsform der Erfindung mit dem Flansch 50 beinhaltet das Verfahren das Aufbringen des Überzugs 126 hoher Wärmeleitfähigkeit auf den Flansch 50, um Temperaturgradienten in dem Flansch 50 zu reduzieren und dadurch die unterschiedliche radiale thermische Bewegung in dem Flansch 50 zu reduzieren.

In der Ausführungsform der Erfindung bei dem Hochdruckver­ dichter 18, der die horizontalen Flansche 84, 86 aufweist, beinhaltet das Verfahren das Aufbringen des Überzugs 134 geringer Wärmeleitfähigkeit längs eines Umfangs entfernt von den Flanschen 84 und 86, um die unterschiedliche ra­ diale thermische Bewegung zwischen dem Gehäuse 36 und den horizontalen Flanschen 84, 86 zu reduzieren.

In der Ausführungsform der Erfindung bei der Hochdrucktur­ bine 24, die die Einlaßrohre 88 hat, beinhaltet das Verfah­ ren das Aufbringen des Überzugs 138 geringer Wärmeleitfä­ higkeit auf die innere Oberfläche 56 des Gehäuses in der Nähe von jedem Rohr 88, um die unterschiedliche radiale thermische Bewegung des Gehäuses 48 zu reduzieren.

Bei allen drei Verfahrensbeispielen führt die Verringerung des Umfangswärmeverzugs zu einer entsprechenden Verringe­ rung des nichtaxialsymmetrischen Betriebsspiels C_r sowie zu einer Verringerung der thermisch verursachten Spannung in dem Stator.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen nach der Erfindung können benutzt werden, um Umfangswärmeverzug in den Stato­ ren sowohl bei transientem als auch bei stationärem Betrieb zu kompensieren. Der Optimalwert der Wärmeleitfähigkeit des Überzugs und dessen optimale Position werden aber für jeden besonderen Entwurf bestimmt und sollten auch durch Auswer­ ten des Betriebes sowohl bei transientem als auch bei sta­ tionärem Betrieb bestimmt werden, um sicherzustellen, daß das sich ergebende reduzierte radiale Betriebsspiel bei den gewünschten transienten und/oder stationären Betriebsbedin­ gungen auftritt.

Es sind zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung be­ schrieben worden, im Rahmen der Erfindung sind jedoch wei­ tere Modifizierungen möglich.

Lediglich als Beispiel sei angegeben, daß ein Überzug hoher Wärmeleitfähigkeit auch bei einem Flansch oder einem Ring benutzt werden kann, der radialen Wärmegradienten von einem lnnenumfang bis zu einem Außenumfang ausgesetzt ist. Solche Temperaturgradienten werden Spannung in dem Flansch oder Ring aufgrund von unterschiedlicher thermischer Expansion und Kontraktion verursachen und Wärmeverzug hervorrufen. Durch Verwenden eines Überzugs hoher Wärmeleitfähigkeit über dem Flansch oder dem Ring können die Wärmegradienten reduziert werden, indem Wärme zu den kälteren Abschnitten des Flansches oder Ringes geleitet wird und dadurch Wärme­ verzug und -spannung reduziert werden.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beinhalten zwar eine Einrichtung zum Steuern des nichtaxialsymmetri­ schen Radialspiels durch reduzierte Umfangswärmeverzüge, in anderen Fällen kann es jedoch erwünscht sein, die Umfangs­ wärmeverzüge in vorgewählten Positionen zu vergrößern. Bei­ spielsweise kann es erwünscht sein, den Umfangswärmeverzug in einer Situation zu vergrößern, in der ein verstärkter Preßsitz zwischen zwei konzentrischen Führungsflächen bei erhöhter Temperatur erwünscht ist, aber ein schwächerer Preßsitz bei Umgebungstemperaturbedingungen zur Erleichte­ rung der Montage erwünscht ist.

Claims (20)

1. Verfahren zum Steuern des nichtaxialsymmetrischen radia­ len Spiels zwischen einem Gasturbinentriebwerksstator und einem Rotor, beinhaltend den Schritt, einen Überzug mit vorgewählter Wärmeleitfähigkeit längs eines Umfangs des Stators in derartiger Position aufzubringen, daß der Um­ fangswärmeverzug des Stators gesteuert wird, der Änderungen im Radialspiel zwischen dem Stator und dem Rotor verur­ sacht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator einen ringförmigen Flansch aufweist und daß der Schritt des Aufbringens eines Überzugs beinhaltet, einen Überzug hoher Wärmeleitfahigkeit auf den Flansch aufzubrin­ gen, um Temperaturgradienten in dem Flansch zu reduzieren.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator ein Gehäuse und einen horizontalen Flansch auf­ weist, der mit diesem verbunden ist, und daß der Schritt des Aufbringens eines Überzugs beinhaltet, einen Überzug geringer Wärmeleitfähigkeit auf das Gehäuse entfernt von dem Flansch aufzubringen, um eine unterschiedliche radiale thermische Bewegung zwischen dem Gehäuse und dem Flansch zu reduzieren.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator ein ringförmiges Gehäuse aufweist, daß eine in­ nere Oberfläche und mehrere Lufteinlaßrohre hat, die in Strömungsverbindung mit dem Gehäuse stehen, und daß der Schritt des Aufbringens eines Überzugs beinhaltet, einen Überzug geringer Wärmeleitfähigkeit auf die innere Oberflä­ che des Gehäuses nahe bei den Rohren aufzubringen, um eine unterschiedliche radiale thermische Bewegung des Gehäuses relativ zu den Rohren zu reduzieren.

5. Gasturbinentriebwerksstator, der einen Rotor (28) um­ gibt, welcher mehrere umfangsmäßig beabstandete Laufschau­ feln (38) aufweist, die jeweils eine Spitze (42) haben, ge­ kennzeichnet durch:
eine Statorströmungswegoberfläche (44), die um die Laufschaufelspitzen (42) positionierbar ist, um ein Radial­ spiel festzulegen; und
eine Einrichtung zum Steuern von nichtaxialsymmetrischem Radialspiel zwischen der Statorströmungswegoberfläche und den Schaufelspitzen, wobei die Steuereinrichtung einen Überzug (126) mit vorgewählter Wärmeleitfähigkeit aufweist, der auf vorbestimmte Weise längs eines Umfangs des Stators angeordnet ist.

6. Stator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Flansch (50) die Statorströmungswegoberfläche fest abstützt und daß der Überzug (126) umfangsmäßig auf einer äußeren Oberfläche des Flansches (50) angeordnet ist und eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, um das nichtaxialsym­ metrische Radialspiel zu reduzieren.

7. Stator nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen ring­ förmigen Flansch (50), der einen oberen Teil hat, welcher zwei beabstandete Seitenflächen (128) aufweist, die durch eine obere Fläche (130) verbunden sind, und einen unteren Teil, der sich von dem oberen Teil aus radial einwärts er­ streckt, zum Tragen der Statorströmungswegoberfläche, wobei der Flansch einen Wellenbauch (132a) minimalen ther­ mischen radialen Wachstums in einem Teil hat, der einer Kühlung durch ein Kühlfluid ausgesetzt ist, welches darüber hinweggeleitet wird, und wobei der Überzug (126) eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat und auf den Seitenflächen (128) und der oberen Fläche (130) des Flansches (50) umfangsmäßig um den Flansch angeordnet ist.

8. Stator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug Nickel ist.

9. Stator nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein ring­ förmiges Gehäuse (36), das eine innere Oberfläche (44) hat, die die Statorströmungswegoberfläche bildet, und einen ho­ rizontalen Flansch, der mit dem Gehäuse (36) verbunden ist, wobei der Überzug (134) umfangsmäßig längs eines ersten Bo­ gens (134a) auf einer oberen inneren Oberfläche des Gehäu­ ses (36) angeordnet ist, die zu den Schaufelspitzen hin po­ sitionierbar ist, und umfangsmäßig längs eines zweiten Bo­ gens (134b) auf einer unteren inneren Oberfläche des Gehäu­ ses (36), die zu den Schaufelspitzen hin positionierbar ist, und wobei der Überzug (134) eine geringe Wärme­ leitfähigkeit hat, um das nichtaxialsymmetrische Radial­ spiel zu reduzieren.

10. Stator nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch:
ein ringförmiges Gehäuse (36) mit einem oberen Teil (36a),
einem unteren Teil (36b) und einer inneren Oberfläche (44), die die Statorströmungswegoberfläche bildet,
zwei koplanaren, sich horizontal erstreckenden Flanschen (84, 86), die jeweils mit dem oberen und unteren Teil des Gehäuses (36) verbunden sind, um den oberen und unteren Teil miteinander zu verbinden,
wobei das Gehäuse Wellenbäuche (124) maximalen thermischen radialen Wachstums in dem oberen und unteren Teil des Ge­ häuses (36) und Wellenbäuche (122) minimalen thermischen radialen Wachstums an den Flanschen aufgrund von Erhitzung des Gehäuses hat, und
wobei der Überzug (134) eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat und auf der inneren Oberfläche des oberen Teils des Gehäu­ ses und auf der inneren Oberfläche des unteren Teils des Gehäuses angeordnet ist, um die maximalen und minimalen Wellenbäuche zu reduzieren.

11. Stator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er eine vertikale Mittelachse (112) aufweist, daß die Flansche (84, 86) rechtwinkelig dazu angeordnet sind und daß der Überzug auf der inneren Oberfläche des oberen Teils des Ge­ häuses (36) über einem ersten Bogen relativ zu der Mittel­ achse (112) und auf der inneren Oberfläche des unteren Teils des Gehäuses (36) über einem zweiten Bogen relativ zu der Mittelachse (112) aufgebracht ist.

12. Stator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Bogen relativ zu der Mittelachse (112) symmetrisch angeordnet sind.

13. Stator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug ein Gemisch auf Keramikbasis ist.

14. Stator nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein äu­ ßeres Turbinengehäuse (48), das eine innere Oberfläche (56) hat, durch einen Halter, der mit einer Ummantelung verbun­ den ist, wobei die Ummantelung die Statorströmungswegober­ fläche aufweist, und durch mehrere umfangsmäßig beabstan­ dete Lufteinlaßrohre (88), die mit dem äußeren Gehäuse (48) verbunden sind, um verdichtete Luft in das äußere Gehäuse (48) einzuleiten, wobei der Überzug (138) eine geringe Wär­ meleitfähigkeit hat und um jedes Einlaßrohr (88) auf der inneren Gehäuseoberfläche (56) angeordnet ist, um nichtaxi­ alsymmetrisches Radialspiel zu reduzieren.

15. Stator nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch:
ein Statorgehäuse (48), daß einen ersten und einen zweiten ringförmigen Flansch (50, 52) hat, die gegenseitigen axia­ len Abstand aufweisen, und eine radial innere Oberfläche (56), wobei jeder Flansch einen radial inneren Teil (50b, 52b) hat,
mehrere umfangsmäßig beabstandete Lufteinlaßrohre (88), die mit dem Statorgehäuse in Strömungsverbindung stehen,
eine Turbinendüse (58) mit einem Düsengehäuse (62), das Ab­ stand von dem Statorgehäuse aufweist und einen ersten und einen zweiten ringförmigen Flansch (64, 66) hat, die mit den inneren Teilen (50b, 52b) des ersten bzw. zweiten Flan­ sches (50, 52) des Statorgehäuses (48) verbunden sind, und mehrere umfangsmäßig beabstandete, hohle Düsenleitschaufeln (60), die sich von dem Düsengehäuse (62) aus erstrecken,
wobei jede Düsenleitschaufel mit einem Einlaßloch (92) in dem Düsengehäuse in Strömungsverbindung steht, um Luft aus dem Einlaßrohr zu empfangen, und
einen Überzug (134, 138), der auf der inneren Oberfläche des Statorgehäuses um jedes Einlaßrohr (88) angeordnet ist, wobei der Überzug eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat, um unterschiedliche radiale thermische Bewegung des Gehäuses (48) zu reduzieren.

16. Stator nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine ringförmige Ummantelung (76), die den Rotor (28) umgibt, stromaufwärts der Düse (58) angeordnet ist und durch den inneren Teil (50b) des ersten Flansches (50) des Statorge­ häuses (48) abgestützt ist.

17. Stator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Luft durch die Einlaßrohre (88) hindurchleitbar ist und in dem Statorgehäuse (48) Wellenbäuche minimalen thermischen radialen Wachstums an jedem Einlaßrohr (88) und Wellenbäu­ che maximalen thermischen radialen Wachstums jeweils zwi­ schen den Einlaßrohren (88) erzeugt, wobei der Überzug (134, 138) bewirkt, daß die minimalen und maximalen Wellen­ bäuche reduziert werden.

18. Stator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (134, 138) ein Wärmesperrüberzug mit insgesamt konstanter Dicke ist, der sich um jedes Einlaßrohr (88) teilweise zwischen benachbarten Einlaßrohren (88) er­ streckt.

19. Stator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (134, 138) ein Wärmesperrüberzug mit variieren­ der Dicke ist, die von jedem Einlaßrohr aus zu benachbarten Einlaßrohren hin abnimmt.

20. Stator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmesperrüberzug (134, 138) ein Gemisch auf Keramikba­ sis ist.