-
TECHNISCHES
GEBIET
-
Die
Erfindung betrifft Gasturbinenmaschinen und insbesondere tangentiale
On-Board-Injektions-Düsen
(TOBI – Tangential
On-Board Injection) und radiale On-Board-Injektions-(ROBI – Radial On-Board
Injection) Düsen,
die den Turbinenlaufschaufeln Kühlluft
liefern.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
In
Gasturbinenmaschinen wird Brennstoff in einer Brennkammer verbrannt,
um heiße
Verbrennungsgase zu erzeugen. Die Gase lässt man in einem Turbinenabschnitt
expandieren und erzeugt eine Gasströmung über alternierende Reihen von stationären Statorleitschaufeln
und Turbinen-Rotorlaufschaufeln, um Nutzleistung zu erzeugen. Die Gasströmungstemperaturen
bei den ersten Leitschaufel- und Laufschaufelreihen überschreiten üblicherweise
2000°F (etwa
1100°C).
Laufschaufeln und Leitschaufeln, die anfällig für eine Beschädigung durch
die Heißgasströmung sind,
werden durch Luft gekühlt,
die strömungsaufwärts in der
Maschine verdichtet wird und die man zu den Turbinenkomponenten
strömen
lässt.
-
Ein
substanzielles Problem, das mit derartigen Systemen einher geht,
ist das Übertragen
von Kühlluft
von stationären
Hohlräumen
in den Stator der Maschine auf eine Rotoranordnung zur anschließenden Verteilung
auf das Innere der Rotorlaufschaufeln. Zu diesem Zweck ist die TOBI-Düse eine bekannte
Vorrichtung. Insbesondere erhält
ein Einlass der TOBI-Düse
verdichtete Luft, die von dem Verdichter stammt und leitet die Kühlluft durch
ringförmig
beabstandete Passagen, welche ein Drallmoment vermitteln, und führt die
abgegebene Strömung von
Kühlluft
tangential zu der rotierenden Turbinenanordnung.
-
Das
Volumen und die Richtung der Kühlluft sind
Merkmale der Effizienz ihrer Kühlkapazität und ihres
Einflusses auf die Gesamt-Triebwerkieistung. Es ist wichtig, dass
nur die korrekte Menge an Kühlluft
verwendet wird, da jegliche zusätzliche
Luft die Verbrennungseffizienz beeinträchtigen könnte, während zu wenig Luft zu einem Überhitzen
der Turbinenlaufschaufeln führen
würde.
Deshalb wird Idealerweise die TOBI-Düse die Verwendung der Turbinenkühlluft optimieren.
-
Eine
TOBI-Düse
mit einstellbarer Luftströmung
ist in US-Patent 4 708 588 mit dem Titel TURBINE COOLING AIR SUPPLY
SYSTEM beschrieben, das Schwarz et al. am 24. November 1987 erteilt wurde.
Nach diesem Patent ist die Menge an Kühlluft, die zu den Turbinenlaufschaufeln
einer Gasturbinenmaschine strömen
kann, in Reaktion auf die Laufschaufel-Anforderungen variabel, indem
man das Öffnen
und Schließen
eines Teils der Injektoren eines tangentialen On-Board-Injektions-Systems
ermöglicht,
das der Turbinenrotoranordnung Kühlluft
zuführt.
Aktuatormittel sind vorgesehen, um einen ringförmigen Ring zu drehen, so dass
die Öffnungen
in dem Ring mit einer Anzahl von Injektoren bei Zuständen maximaler
Kühlströmungsanforderungen
ausgerichtet sind, und bei Zuständen,
die eine geringere Luftströmung
erfordern, fehlausgerichtet sind. Das in diesem Patent beschriebene
Kühlluftversorgungssystem
benötigt
zusätzliches
Materialgewicht für
den ringförmigen
Ring und das Aktuatormittel, was für eine Gasturbinenmaschine,
und insbesondere eine, die in Flugzeugen verwendet wird, kritisch
und sensitiv ist. Das Kontrollsystem für eine dynamische Luftströmungseinstellung
erhöht
die mit den Betriebsstabilitäten
verbundenen Probleme. Insgesamt werden die Herstellungskosten für ein derartiges
dynamisches einstellbares System signifikant zunehmen.
-
Das
Senken der Herstellungskosten ist ein weiteres Augenmerk. Zu diesem
Zweck ist eine einfachere Struktur zur kostengünstigen Herstellung wünschenswert.
Beispielsweise beschreibt US-Patent 4 435 123 mit dem Titel COOLING
SYSTEM FOR TURBINES, welches Levine am 2. Juli 1985 erteilt wurde,
eine TOBI-Düse,
die als eine unitäre Struktur
hergestellt ist, die durch ein Feingießen gebildet wird und leicht
in der Maschine in Position befestigt werden kann. Jedoch ist das
bei einer unitären im
Feingussverfahren hergestellten TOBI-Düse auftretende Problem die
in der Nähe
der Befestigungsstruktur in der Nachbarschaft der Turbinen-Statorleitschaufeln
auftretende Temperaturdifferenz, die größer ist als es die strukturelle
Integrität
des Gussteils tolerieren kann. Zur Verwendung dieser unitären Einheit
müsste
das Befestigungsende der Einheit aus einem anderen Material als
dem Feingussmaterial hergestellt sein, so dass es die Temperatur-Spannungsbeschränkungen
tolerieren kann. Das erfordert offensichtlich eine Schweißung der
TOBI-Düse,
was nicht nur aufwändig
und schwierig ist, sondern Probleme mit sich bringt, die sonst vermieden
werden sollten.
-
US-Patent
4 526 511 mit dem Titel ATTACHMENT FOR TOBI, das Levine am 2. Juli
1985 erteilt wurde, beschreibt eine verbesserte unitäre Struktur unter
Verwendung einer Befestigungseinrichtung, die ein Abschirmring ist.
Der Abschirmring ist in einzelne Elemente unterteilt, die umfangsmäßig beabstandet sind,
um eine Wärmeausdehnung
zuzulassen. Dieser Ring dient dem Abschirmen des Befestigungsflansches
gegen die Hochtemperaturluft.
-
Die
europäische
Patentanmeldung
EP 0 266 297 mit
dem Titel COOLING AIR MANIFOLD FOR A GAS TURBINE ENGINE, in der
Baran et al. als Erfinder genannt sind und die am 4. Mai 1998 veröffentlicht
wurde, beschreibt eine Verzweigungseinrichtung, die eine Mehrzahl
von separaten identischen Strömungskanälen aufweist,
die durch Strömungsteiler
geteilt sind. Ein Strömungseinstellkopf,
bei dem es sich um einen verdickten Teil einer ersten kegelstumpfförmigen Verzweigungseinrichtungswand handelt,
erlaubt das Hindurchbohren einer Einstellöffnung und erlaubt so, dass
ein Teil der Kühlluft
in dem Strömungskanal
die korrespondierende Düse
umgeht und in den Turbinenscheibenhohlraum gelangt. Diese Anordnung
kann jedoch nur eine geringere Strömungsanpassung liefern.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Ein
Ziel der Erfindung ist es, eine TOBI-Düse mit einem Luftströmungsquerschnitt
bereitzustellen, der eingestellt werden kann, bevor die TOBI-Düse zum Betrieb
installiert wird.
-
Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine einförmige Struktur einer TOBI-Düse bereitzustellen, die einfach
in einer Gasturbinenmaschine in Position befestigt werden kann.
-
Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine TOBI-Düse bereitzustellen, die von
einer Statoranordnung einer Gasturbinenmaschine in einer auskragenden
Weise abgestützt
ist, so dass die TOBI-Düse den
durch die Temperaturunterschiede und die Schubbelastungen verursachten
Wärmespannungen nicht
ausgesetzt ist.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung hat eine Kühlstruktur
einer Gasturbinenmaschine zum Lenken von Kühlluft von einer Statoranordnung
in eine Rotoranordnung der Maschine radial, nach innen und in der
Rotationsrichtung der Rotoranordnung radial beabstandet einen äußeren und
einen inneren Umfang, eine Mehrzahl von Kühlluftpassagen, die umfangsmäßig beabstandet
sind und die radial nach innen in der Rotationsrichtung der Rotoranordnung
orientiert sind, um die Kühlluftströmung zu
lenken. Mindestens eine, aber nicht alle der Kühlluftpassagen sind durch einen
Wandbereich an dem inneren Umfang geschlossen gehalten, wodurch
die Kühlluftpassagen,
die geschlossen gehalten sind, selektiv maschinell geöffnet werden
können,
um eine Luft-Massenströmungsanforderung
zu erfüllen,
die nach dem Herstellen der Kühlstruktur
festgelegt wird.
-
Vorzugsweise
hat die Kühlluftstruktur
ferner eine ringförmige
strömungsaufwärtige Wand
und eine ringförmige
strömungsabwärtige Wand,
wobei sich die ringförmige
strömungsaufwärtige Wand
nach außen
erstreckt, um eine Art Richter zu bilden, der einen glatten Übergang
für die
Kühlluftströmung schafft,
und die ringförmige
strömungsaufwärtige Wand
ist an einem Ende des Trich ters an der Statoranordnung angebracht,
um eine auskragende Abstützung
für die
Kühlstruktur
zu schaffen.
-
Die
Kühlstruktur
ist vorzugsweise eine unter Verwendung eines Gießverfahrens hergestellte einzelne
Einheit.
-
Generell
gesagt schafft eine TOBI-Düse
gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung einen ringförmigen Körper, aufweisend radial beabstandet einen äußeren und
einen inneren Umfang und eine Mehrzahl von Passagen für den Einlass
von Kühlluft. Die
TOBI-Düse
ist derart hergestellt, dass eine Anzahl der Passagen geschlossen
bleibt, wobei jede von einem Wandbereich an dem inneren Umfang geschlossen
ist. Bevor die TOBI-Düse
in der Gasturbinenmaschine für
den Betrieb installiert wird, kann eine oder können mehrere der geschlossen
verbliebenen Passagen selektiv durch maschinelles Bearbeiten eines
oder mehrerer der Wandbereiche geöffnet werden, was davon abhängt, ob
eine Kühlluftmassenströmung, die
dadurch ermöglicht
wird, eine vorbestimmte Massenströmungsanforderung nicht erfüllt. Die
Kühlluftmassenströmung, die
durch die hergestellt TOBI-Düse
ermöglicht
wird, kann durch einen Kühlluftströmungstest
bestimmt werden. Eine ROBI-Düse
kann auch in ähnlicher
Weise hergestellt werden.
-
Die
Erfindung liefert auch ein Verfahren zum Optimieren der Kühlluftströmung durch
eine TOBI- oder eine ROBI-Düse
zum Zuführen
von Kühlluft
zu einer Turbinenrotoranordnung in einer Gasturbinenmaschine, aufweisend:
Herstellen der TOBI- oder ROBI-Düse
mit einem ringförmigen
Körper,
aufweisend radial beabstandet einen äußeren und einen inneren Umfang,
und eine Mehrzahl von Passagen zum Einlassen von Kühlluft.
Eine Anzahl der Passagen verbleibt geschlossen, wobei jede durch
einen Wandbereich an dem inneren Umfang geschlossen ist; Bestimmen
der Kühlluft-Massenströmungserfordernisse
für die
Rotoranordnung einer bestimmten Gasturbinenmaschine; und selektives Öffnen von
einer oder mehreren der geschlossen verbliebenen Passagen durch
maschinelles Bearbeiten von einem oder mehreren Wandbereiche(n)
an dem inneren Umfang als ein Ergebnis der Bestimmung der Kühlluftmassenströmung in
dem vorangehenden Schritt.
-
Die
Leistung der Gasturbinenmaschinen ist verbessert, wenn die TOBI-Düse mit einstellbarem Strömungsquerschnitt
zum Optimieren der Kühlluftströmung durch
diese verwendet wird. Die unitäre Struktur
der TOBI- oder ROBI-Düse
gemäß der Erfindung
kann einfach unter Verwendung des Gießverfahrens mit niedrigen Herstellungskosten
hergestellt werden und ist vorteilhafterweise nicht Wärmespannungen
ausgesetzt, die durch Temperaturunterschiede verursacht werden.
Das Merkmal des einstellbaren Strömungsquerschnitts ermöglicht es
auch, dass die TOBI-Düse
in verschiedenen Typen von Maschinen breit anwendbar ist, die unterschiedliche
Kühlluft-Massenströmungsanforderungen
haben.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
Endung wird aus der folgenden Beschreibung einer nur als Beispiel
gezeigten bevorzugten Ausführungsform
in Verbindung mit der Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
besser verstanden werden, für
die gilt:
-
1 ist ein Teil-Axialschnittabschnitt
eines Bereichs des Turbinenabschnitts einer Gasturbinenmaschine,
der eine TOBI-Düse
für das
Verteilen von Kühlluft
auf die Turbinenlaufschaufeln zeigt;
-
2 ist eine Axialschnittansicht
der Ausführungsform
von 1; und
-
3 ist eine Radialschnittansicht,
die entlang der Linie 3-3 genommen ist, wie in 2 gezeigt.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
-
Ein
vereinfachter Bereich 10 des Turbinenabschnitts einer Gasturbinenmaschine
ist in 1 gezeigt. In
dem gezeigten Bereich enthalten ist eine Statoranordnung 12 und
eine Rotoranordnung 14. Ein Strömungsweg 16 für die heißen Gase
ist strömungsabwärts einer
Brennkammer 22 vorgesehen und durch die Statoranordnung,
welche eine ringförmige äußere Strömungsweg-Wand 17 und
eine ringförmige
innere Strömungsweg-Wand 19 aufweist,
definiert. Der Strömungsweg 16 erstreckt
sich axial zwischen alternierenden Reihen von Statorleitschaufeln, wie
durch die einzelne Statorleitschaufel 18 repräsentiert,
und Reihen von Rotorlaufschaufeln, wie durch die einzelne Rotorlaufschaufel 20 repräsentiert.
-
Ein
ringförmiger
Hohlraum 24 ist in der Statoranordnung 12 vorgesehen,
und er fungiert zum Teil als ein Reservoir für Turbinenkühlluft.
-
Unmittelbar
strömungsabwärts von
der Reihe von Statorleitschaufeln 18 ist die Reihe von
Rotorlaufschaufeln 20 angeordnet. Die Rotorlaufschaufeln 20 erstrecken
sich radial von einer abstützenden
Rotorscheibe 26 über
jeweilige Rotorlaufschaufelwurzeln 21, die in der Abstützrotorscheibe 26 angebracht sind,
radial nach außen.
Die Abstützrotorscheibe 26 weist
eine Mehrzahl von Einlässen 28 auf,
wobei jeder mit Innenpassagen 23 der Wurzel 21 und
der Laufschaufel 20 kommuniziert, wobei nur ein Teil der Passagen 23 und
deren Oberflächenöffnungen
der Laufschaufel 20 gezeigt sind, durch die Kühlluft zum Kühlen der
Laufschaufel 20 strömen
kann. Eine Rotorabdeckung 30 ist strömungsaufwärts der Rotorscheibe 26 mit
dieser rotationsfähig
angebracht. Die Rotorabdeckung 30 ist an einem sich strömungsaufwärts erstreckenden,
zylinderförmigen
Bereich 32 der Rotorscheibe 26 angebracht, und
der äußere Umfang
der Abdeckung 30 wird von einer Zentrifugalkraft gezwungen,
an die Rotorscheibe 26 anzuliegen, wenn die Rotoranordnung 14 rotiert,
so dass eine ringförmige
und radiale Passage 34 zwischen der Rotorscheibe 26 und
der Rotorabdeckung 30 gebildet ist. Eine Mehrzahl von Öffnungen 36 ist
durch die Rotorabdeckung 30 vorgesehen, um einen Einlass der
ringförmigen
radialen Passage 34 für
den Einlass von Kühlluft,
die durch die Passage 34 in die Einlässe 28 strömt, um die
Rotorlaufschaufeln 20 zu kühlen, zu schaffen. Das ist
kein Teil der vorliegenden Erfindung und wird nicht detaillierter
beschrieben werden.
-
Eine
Kühlstruktur
der Erfindung ist in der Form einer tangentialen On-Board-Injektionsdüse 30 (TOBI – Tangential
On-Board Injection) ausgebildet, die eine ringförmige strömungsaufwärtige Wand 40, eine
ringförmige
strömungsabwärtige Wand 42 und einen
ringförmigen
Körper 44 aufweist,
der die strömungsaufwärtige und
die strömungsabwärtige Wand verbindet.
Eine Mehrzahl von umfangsmäßig beabstandeten
Passagen 46, wie in den 2 und 3 gezeigt, die in einem tangentialen
Winkel in Richtung auf die Rotationsrichtung orientiert sind, wie
durch Pfeile R angezeigt, ist durch den ringförmigen Körper 44 vorgesehen,
um die Kühlluft
aus der Kammer 24 in die ringförmige und radiale Passage 34 zu
injizieren.
-
Die
TOBI-Düse 38 ist
in den 2 und 3 mit mehr strukturellen
Details gezeigt. Die TOBI-Düse 38 ist
eine einstöckig
gegossene Einheit. Die ringförmige
strömungsaufwärtige Wand 40 erstreckt
sich nach außen
von dem ringförmigen
Körper 44 und
biegt sich allmählich
von einer Radialrichtung zu einer Axialrichtung, um einen Glocken-Mund
bzw. einen Trichter 48 zu bilden, der einen sanften Übergang
für die Kühlluftströmung entlang
der Oberfläche
der ringförmigen
strömungsaufwärtigen Wand 40 schafft.
Die ringförmige
strömungsabwärtige Wand 42 erstreckt sich
von dem ringförmigen
Körper 44 nach
außen, um
einen weiteren Trichter 50 in Richtung der entgegengesetzten
Richtung zu bilden, und deshalb ist ein ringförmiger Hohlraum 42 gebildet,
der zwischen der strömungsaufwärtigen und
der strömungsabwärtigen Wand
gebildet ist und den ringförmigen
Körper 44 als ein
ringförmiger
Einlass der TOBI-Düse
umgibt. Eine Mehrzahl von umfangsmäßig beabstandeten Versteifungsrippen 54 erstreckt
sich axial und verbindet die strömungsaufwärtige und
die strömungsabwärtige Wand 40, 42,
um die dynamische Stabilität
der TOBI-Düse 38 zu
verbessern, die die hohe Geschwindigkeit der Kühlluftströmung tolerieren muss. Eine weitere
Gruppe von umfangsmäßig beabstandeten Versteifungsrippen 56 erstreckt
sich radial und axial entlang der strömungsaufwärtigen Seite der strömungsaufwärtigen Wand 40 und
ragt von dieser weg, um die Festigkeit und die Stabilität der strömungsaufwärtigen Wand 40 zu
erhöhen.
Der ringförmige
Körper 44 ist
eine dünnwandige
Rahmenstruktur, die nicht nur zum Verringern des Gewichts der Struktur, sondern
auch zum gleichmäßigen Verteilen
des Schmelzmetallmaterials während
des Gießprozesses
erforderlich ist, um die Gussqualität der TOBI-Düse sicherzustellen.
-
Die
Anzahl von Passagen 46 in dieser bevorzugten Ausführungsform
ist sechzehn und kann in anderen Anwendungen für andere Maschinen variiert werden.
Die Passagen 46 sind in der dünnwandigen Rahmenkörperstruktur
gebildet. Der Tangentialwinkel der Passagen 46 in Rotationsrichtung
R der Rotoranordnung 14 ist in 3 gezeigt. Während des Gießverfahrens
werden elf der sechzehn Passagen 46 offen gebildet, und
die restlichen fünf
Passagen werden geschlossen gebildet, wobei jede von einem Wandbereich
an dem inneren Umfang, der mit 46a in 3 bezeichnet ist, verschlossen ist. Ein
erforderlicher Strömungsquerschnitt
der Passagen wird aus den Massenströmungsanforderungen abgeleitet,
um die Rotorlaufschaufeln 20 zu versorgen, plus der Leckage
von den Dichtungen zwischen der TOBI-Düse 38 und der Rotoranordnung 14,
was nachfolgend weiter beschrieben wird. Der erforderliche Strömungsquerschnitt
der Passagen muss die Konstruktionsvorgabe treffen. Der nominale
Strömungsquerschnitt
der elf offenen Passagen ist so ausgelegt, dass er die Konstruktionsvorgabe
trifft. Eine Gussoberflächenrauigkeit
in Mikrometer wird bei der Konstruktion berücksichtigt. Jedoch verursachen
die Gussoberflächenrauigkeit
und die eingeschränkte Präzision des
Gießverfahrens
normalerweise einen Strömungsverlust.
Die vorliegende Ausführungsform wurde
so ausgelegt, dass sie die Gussoberflächenrauigkeit berücksichtigt.
Ein Strömungstest
sollte durchgeführt
werden, wobei die TOBI-Düse 38 in
einer Testausrüstung
verwendet wird, nachdem die TOBI-Düse 38 gegossen ist
und die Befestigungs- und Abdichtflächen davon, die nachfolgend
beschrieben werden, bearbeitet sind. Wenn die Strömung nicht
die Massenströmungsanforderungen
erfüllt, kann
eine oder können
mehrere der restlichen fünf gussmäßig geschlossenen
Passagen 46a selektiv maschinell geöffnet werden, um den vordefinierten Querschnitt
zu öffnen,
bis die erforderliche Strömung erreicht
wird.
-
Jede
der gussmäßig geschlossenen
Passagen 46a ist so ausgelegt, dass Öffnen von einer von ihnen einen
Gesamtströmungs-Toleranzbereich
für durch
die TOBI-Düse 38 strömende Kühlluft nicht überschreitet.
Die Massenströmung der
Kühlluft durch
die TOBI-Düse 38 wird
vor dem maschinellen Öffnen
von einer oder von mehreren gussmäßig geschlossenen Passagen 46a berechnet,
um sicherzustellen, dass eine vorbestimmte Strömungstolerenz durch ein maschinelles Öffnen der
einen oder der mehreren Passagen nicht überschritten wird. Es wird vorgeschlagen,
dass jede einzelne Einheit einer Gruppe der TOBI-Düsen 38,
die für
den gleichen Typ von Triebwerk ausgelegt sind, strömungsmäßig getestet
werden soll, weil die eingeschränkte
Genauigkeit des Gießverfahrens Änderungen
des tatsächlichen
Strömungsquerschnitts
verursacht. Wenn eine Gruppe der TOBI-Düsen für mehr als einen Typ von Gasturbinenmaschinen
verwendet werden soll, sollte der nominale Strömungsquerschnitt der gussmäßig offenen
Passagen so ausgelegt sein, dass er die Konstruktionsanforderung
des einen Typs der Maschinen erfüllt,
der die geringsten Massenströmungserfordernisse
hat. Nach dem Durchführen
des Strömungstests
kann eine oder können
mehrere der gussmäßig geschlossenen
Passagen maschinell geöffnet
werden, um eine Massenströmungsanforderung
für eine
andere Art von Maschine zu erreichen.
-
Zum
Anpassen des Strömungsquerschnitts nach
der Durchführung
des Strömungstests
muss eine Bohrmaschine Zugang zu der vorbestimmten Position der
gussmäßig geschlossenen
Passagen 46 haben. In der Konstruktionsstufe ist es wichtig,
die Versteifungsrippen 54 an passenden umfangsmäßigen Positionen
anzuordnen, so dass die Versteifungsrippen 54 den Zugang
zum maschinellen Öffnen
der Wandbereiche der gussmäßig geschlossenen
Passagen 46a nicht blockieren oder stören.
-
Der
ringförmige
Körper 44 weist
einen ringförmigen
strömungsaufwärtigen Sitz 58 zum
Aufnehmen eines ringförmigen
Abstandelements 59 auf, um eine Bürstendichtung 60,
die in 1 gezeigt ist
und betriebsmäßig an der
strömungsaufwärtigen Seite abdichtet,
zu halten, und weist ferner eine ringförmige Kammer 62 zwischen
der rotierenden Rotorabdeckung 30 und der stationären TOBI-Düse 38 auf.
Der ringförmige
Sitz 58 weist ferner an seiner strömungsaufwärtigen Seite eine ringförmige Nut 64 auf,
der ein Federring 66 eingesetzt ist, um die Bürstendichtung 60 in
Position zu halten. An der strömungsabwärtigen Seite
weist der ringförmige
Körper 44 einen
ringförmigen
strömungs abwärtigen Sitz 68 auf.
Eine Wabenmaterial-Dichtung 70 ist an die innere Oberfläche des ringförmigen strömungsabwärtigen Sitzes 68 gelötet. In
Kooperation mit einer Labyrinthdichtung 72, die sich an
der Rotorabdeckung 30 befindet und mit dieser rotiert,
dichtet die Wabenmaterialdichtung 68 an der strömungsabwärtigen Seite
die ringförmige
Kammer 62 ab. Die Kühlluft,
die von dem Hohlraum 24 in den Hohlraum 52 der
TOBI-Düse 38 strömt und dann aus
den Passagen 46 spritzt, kommt in die ringförmige Kammer 62 und
strömt
weiter in die ringförmige und
radiale Passage 34 durch die Öffnung 36, wie durch
die Pfeile in 1 angezeigt.
-
Ein
Ende 74 des Trichters 48 ragt, wie in 2 gezeigt, nach außen und
radial, um eine Befestigungsoberfläche zu bilden und weist eine
Mehrzahl von umfangsmäßig beabstandeten
Befestigungsohren 76 auf, wie in 3 gezeigt, zum Aufnehmen von Befestigungsschrauben.
Ein ringförmiger
Ring 78 erstreckt sich axial von dem Ende 74 des Trichters,
um einen ringförmig
vorstehenden Steg zu bilden, der in einem ringförmigen Lagergehäuse 80 aufgenommen
ist, welches teilweise in 1 gezeigt ist,
um die TOBI-Düse 38 zu
positionieren. Ein Satz von Schrauben und Muttern 82, 84 wird
verwendet, um das Ende 74 des Trichters 48 und
eine Befestigungsoberfläche
des ringförmigen
Lagergehäuses 80 zu
verbinden.
-
Die
TOBI-Düse 38 ist
an der Statoranordnung 12 nur an der strömungsaufwärtigen Seite
mit dem Trichtermundende 74 an das ringförmige Lagergehäuse 80 geschraubt.
Deshalb ist die TOBI-Düse 38 in
einer auskragenden Weise abgestützt,
und deren strömungsabwärtiges Ende
ist weder radial noch axial festgelegt. Somit ist die TOBI-Düse 38 nicht durch
Wärmespannung
beeinflusst, die durch einen Temperaturunterschied verursacht würde, wenn
sowohl deren strömungsaufwärtiges als
auch deren strömungsabwärtiges Ende
an der Statoranordnung 12 befestigt wäre.
-
Ein
Kolbenring 82 ist zwischen dem äußeren Umfang des Trichters 80 der
ringförmigen
strömungsabwärtigen Wand 42 und
einem ringförmigen Sitz 84 vorgesehen,
der an der Statoranordnung 12 angebracht ist. Der Kolbenring 82 ist
in einer ringförmigen
Nut 86 aufgenommen, die sich von dem äußeren Umfang des Trichters 50 radial
erstreckt. Eine äußere Oberfläche des
Kolbenrings 82 grenzt an eine innere Oberfläche des
ringförmigen
Sitzes 84 an, um eine Dichtung an dem strömungsabwärtigen Ende des
ringförmigen
Hohlraums 24 zu bilden. Der Kolbenring 82 lässt jedoch
eine radiale und axiale Verlagerung des Endes 88 des Trichters 50 relativ
zu dem ringförmigen
Sitz 84 zu.
-
Änderungen
und Modifikationen der Ausführungsform,
die hier vorangehend beschrieben wurde, können vorgenommen werden, ohne
von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, der lediglich durch den
Umfang der angefügten
Ansprüche
vorgegeben sein soll.