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Die
Erfindung betrifft eine Statorstruktur des Typs, die in Rotationsmaschinen
verwendet wird, und insbesondere eine Struktur in dem Verdichterabschnitt,
um Arbeitsmediumsgase durch den Abschnitt zu führen.
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Eine
Axialströmungsrotationsmaschine,
beispielsweise eine Gasturbinenmaschine für ein Flugzeug, hat einen Verdichterabschnitt,
einen Verbrennungsabschnitt und einen Turbinenabschnitt. Ein ringförmiger Strömungsweg
für Arbeitsmediumsgase geht
axial durch die Abschnitte der Maschine. Die Gase werden in dem
Verdichterabschnitt verdichtet, um deren Temperatur und Druck zu
erhöhen.
Brennstoff wird mit den Arbeitsmediumsgasen in dem Verbrennungsabschnitt
verbrannt, um die Temperatur der heißen, druckbeaufschlagten Gase
weiter zu erhöhen.
Die heißen
Arbeitsmediumsgase werden durch den Turbinenabschnitt expandiert,
um Schub zu erzeugen und um Energie als Rotationsarbeit den Gasen
zu entziehen. Die Rotationsarbeit wird auf den Verdichterabschnitt übertragen,
um den Druck der ankommenden Gase zu erhöhen.
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Der
Verdichterabschnitt und der Turbinenabschnitt haben einen Rotor,
der sich axial durch die Maschine erstreckt. Der Rotor ist um eine
Rotationsachse Ar angeordnet. Der Rotor weist Anordnungen von Rotorlaufschaufeln
auf, die Rotationsarbeit zwischen dem Rotor und den heißen Arbeitsmediumsgasen übertragen.
Jede Rotorlaufschaufel hat ein Strömungsprofil zu diesem Zweck,
welches über
den Arbeitsmediumsströmungsweg
nach außen
ragt. Die Arbeitsmediumsgase werden durch die Strömungsprofile
gelenkt. Die Strömungsprofile
in dem Turbinenabschnitt erhalten Energie von den Arbeitsmediumsgasen
und treiben den Rotor mit hohen Drehzahlen um eine Rotationsachse
an. Die Strömungsprofile in
dem Verdichterabschnitt übertragen
diese Energie auf die Arbeitsmediumsgase, um die Gase zu komprimieren,
wenn die Strömungsprofile
um die Rotationsachse vom Rotor angetrieben werden.
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Die
Maschine weist einen um den Rotor angeordneten Stator auf. Der Stator
hat ein Außengehäuse und
Anordnungen von Statorlaufschaufeln, welche über den Arbeitsmediumsströmungsweg nach
innen ragen. Der Stator erstreckt sich umfangsmäßig um den Arbeitsmediumsströmungsweg,
um den Strömungsweg
zu begrenzen. Der Stator weist eine äußere Strömungswegwand (Außengehäuse) und
von der Wand zu diesem Zweck abgestützte Dichtungselemente auf.
Ein Beispiel ist eine Innenkranzanordnung mit einem umfangsmäßig verlaufenden
Dichtungselement (Reibstreifen). Der Reibstreifen ist radial um
eine rotierende Struktur angeordnet und kann beispielsweise von
den Leitschaufeln durch einen Innenkranz abgestützt sein. Der Reibstreifen befindet
sich in enger Nähe
zu den zugehörigen
Messerschneidendichtungselementen, die sich umfangsmäßig an dem
Rotor erstrecken, und sie bilden zusammen eine Dichtung, welche
die Leckage von Arbeitsmediumsgasen aus dem Strömungsweg unterbindet.
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Die
Statorleitschaufeln und die Rotorlaufschaufeln sind ausgelegt, um
Arbeitsmediumsgase zu erhalten, mit diesen wechselzuwirken und sie
abzugeben, wenn die Gase durch die Maschine strömen. Die Anordnungen von Statorleitschaufeln
sind strömungsaufwärts der
Anordnungen von Rotorlaufschaufeln sowohl in dem Verdichterabschnitt
als auch in dem Turbinenabschnitt angeordnet. Die Statorleitschaufeln
haben jeweils ein in einer vorbestimmten Weise bezogen auf die benachbarten
Statorleitschaufeln positioniertes Strömungsprofil zum Führen der
Arbeitsmediumsgase zu den Rotorlaufschaufeln. Die Strömungsprofile
in dem vorderen Bereich des Verdichterabschnitts werden häufig von Fremdkörpern getroffen,
welche mit der ankommenden Gasströmung in die Maschine strömen. Diese können große Fremdkörper wie
beispielsweise Wildenten oder Eisklumpen beinhalten, welche von
einer benachbarten Struktur unter Betriebsbedingungen abbrechen.
Die Statorleitschaufel unmittelbar strömungsabwärts der Bläserlaufschaufel muss diese
Treffer tolerieren, ohne sich von der benachbarten Struktur loszureißen und
sich nach hinten in die benachbarte Stufe von rotierenden Rotorlaufschaufeln zu
bewegen. Außerdem
werden Statorleitschaufeln häufig
innerhalb der Lebensdauer der Maschine ersetzt. Die Austauschleitschaufeln
werden vorzugsweise in einer wiederholbaren Weise angeordnet, so dass
die aerodynamischen Eigenschaften der Anordnung von Verdichterlaufschaufeln
beibehalten ist. Schließlich
müssen
Dichtungselemente, wie beispielsweise aus Silikonkautschuk gebildete Reibstreifen,
welche durch die Statorleitschaufeln abgestützt sind, heftiges Anreiben
der rotierenden Struktur tolerieren. Zu solchem Anreiben kann es während normalen
Betriebsbedingungen der Maschine oder während abnormalen Betriebsbedingungen kommen,
zu denen es beispielsweise nach einem Treffer durch einen Fremdkörper auf
die Maschine kommen kann. Der Reibstrei fen muss dieses heftige Anreiben
tolerieren, ohne zu delaminieren (ein Anhaftversagen – noncohesive
failure) und sich in den Strömungsweg
zu bewegen.
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GB-A-599
391 beschreibt eine Statoranordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs
von Anspruch 1. US-A-3 428 244 beschreibt eine weitere Statoranordnung.
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Trotz
des Vorangegangenen bemühen
sich die Wissenschaftler und Ingenieure der Anmelderin, Statoranordnungen
mit Anordnungen von Statorleitschaufeln zu entwickeln, die in wiederholbarer
Weise nach dem Austauschen positioniert werden können und akzeptable Niveaus
an Haltbarkeit und Austauschbarkeit haben.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Statoranordnung gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
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Die
Statorleitschaufel kann eine Plattform mit jeweils einer Oberfläche an beidem
Seiten des Strömungsprofils
haben, die jeweils mit einem korrespondierenden Flachbereich an
der Oberfläche
des Gehäuses
zusammenwirken.
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Bei
einer Ausführungsform
sind die Oberflächen
coplanar.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hat eine geschmiedete Statorleitschaufel
einen Fuß,
der innerhalb des Außengehäuses angeordnet
ist, welches die Statorleitschaufel abstützt und eine Öffnung hat,
welche das Strömungsprofil
aufnimmt, so dass das Strömungsprofil in
den Arbeitsmediumsströmungsweg
ragt. Ein Silikonkautschukmaterial kann zwischen dem Strömungsprofil
und der Leitschaufel angeordnet sein, um eine flache Oberfläche zu dem
Strömungsweg herzustellen,
und wobei die Ausrundung an dem Fuß in dem Außengehäuse vergraben ist.
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Die
Erfindung erstreckt sich breit auch auf ein Gehäuse gemäß Anspruch 9.
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Ein
Merkmal der vorliegenden Erfindung in bestimmten Ausführungsformen
ist eine Statorleitschaufel mit einer Flachbereichoberfläche, die
mit einem Gehäuse,
beispielsweise einem Außengehäuse, zusammenwirkt.
Ein weiteres Merkmal ist ein Gehäuse
mit einer Mehrzahl von Flachbereichen oder ebenen Oberflächen, wobei
jede davon daran angepasst ist, eine zugehörige Statorleitschaufel aufzu nehmen.
Ein weiteres Merkmal ist eine Statorleitschaufel mit einem Fuß einer
Größe, welche
das Anordnen des Fußes
vollständig
in dem Außengehäuse erlaubt.
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Der
Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung sind die Austauschbarkeit,
Stabilität,
Einfachheit der Herstellung für
eine Statoranordnung und für
ihre Statorleitschaufeln, welche sich aus dem Bilden der Statorleitschaufel
mit einer planaren Oberfläche
ergeben, welche mit einer korrespondierenden planaren Oberfläche an dem
umfangsmäßig verlaufenden Außengehäuse zusammenwirkt.
Ein weiterer Vorteil ist die Effizienz der Maschine, welche sich
daraus ergibt, dass Strömungsverluste,
die mit Leitschaufelfüßen, welche
in den Strömungsweg
ragen, einhergehen, vermieden sind.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun nur beispielhaft mit Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, für die gilt:
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1 ist
eine schematische Seitenansicht einer Gasturbinenmaschine, wobei
Bereiche der Maschine weggebrochen sind, um den Verdichterabschnitt
der Maschine zu zeigen.
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2 ist
eine Seitenansicht eines Teils des in 1 gezeigten
Verdichterabschnitts.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht einer Statorleitschaufel der in 1 gezeigten
Gasturbinenmaschine.
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3A bis 3C sind
schematische Darstellungen des Verfahrens zum Herstellen der Basis der
in 2 gezeigten Statorleitschaufel des Stands der
Technik.
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4A bis 4C sind
schematische Darstellungen des Verfahrens zum Herstellen der Basis der
Statorleitschaufel und einer kooperierenden planaren Flachbereichoberfläche an dem
Außengehäuse.
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5 ist
ein Detail eines Teils von 2.
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1 ist
eine schematische Seitenansicht einer Rotationsmaschine, beispielsweise
einer Turbobläsermaschine.
Die Maschine ist um eine Symmetrieachse angeordnet und hat eine
Rotationsachse Ar. Die Maschine weist einen Verdichterabschnitt 12,
einen Verbrennungsabschnitt 14 und einen Turbinenabschnitt 16 auf.
Ein ringförmiger,
primärer
Strömungsweg
für Arbeitsmediumsgase
verläuft
axial durch die Abschnitte der Maschine. Ein Bypassströmungsweg 20 befindet
sich außerhalb
des primären Strömungswegs.
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Die
Maschine ist zum Teil weggebrochen, um einen Stator 22 und
einen Rotor 24 in dem Verdichterabschnitt 12 zu
zeigen. Der Stator 22 weist ein Außengehäuse 26 (Strömungswegwand)
auf, welches umfangsmäßig um den
primären
Strömungsweg geht.
Der Stator weist Anordnungen von Statorleitschaufeln, wie durch
die Statorleitschaufel 28 und die Statorleitschaufel in
dem Verdichterabschnitt repräsentiert,
auf. Der Rotor hat Anordnungen von Rotorlaufschaufeln, wie durch
die Rotorlaufschaufeln 38 und die Rotorlaufschaufel 42 repräsentiert.
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2 ist
eine vergrößerte Seitenansicht
eines Bereichs der in 1 gezeigten Maschine, die zum
Teil im Schnitt und weggebrochen zur Klarheit ist. Wie in 1 und 2 gezeigt,
hat jede Statorleitschaufel 28, 32 ein Strömungsprofil,
wie durch das Strömungsprofil 34 und
das Strömungsprofil 36 repräsentiert.
Das Strömungsprofil
ragt von dem Außengehäuse nach
innen, um die Strömung
von Arbeitsmediumsgasen zu lenken, wenn die Gase durch den Verdichterabschnitt
und den Turbinenabschnitt passieren.
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Jede
Rotorlaufschaufel 38, 42 hat ein Strömungsprofil,
wie durch das Strömungsprofil 44 und das
Strömungsprofil 46 repräsentiert.
Die Rotorlaufschaufel-Strömungsprofile
ragen radial über
den Arbeitsmediumsströmungsweg
nach außen
und in enge Nähe
zu dem Stator 22.
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2 zeigt
die erste Anordnung von Statorleitschaufeln 28, die von
dem Außengehäuse radial nach
innen ragen. Jede Leitschaufel 28 ist um eine Erstreckungsrichtungsachse
As angeordnet, die generell in Radialrichtung verläuft. Die
Leitschaufel hat eine Basis 48 und eine Leitschaufelspitze 52.
Die Leitschaufelspitze ist eine Verlängerung des Strömungsprofils 34.
Eine Mehrzahl von Strömungsprofilabschnitten
ist in Profilsehnenrichtung um die Erstreckungsrichtungsachse As
angeordnet, um die Konturen des Strömungsprofils zu definieren
(so, wie es hier verwendet wird, bedeutet Mehrzahl eine unbestimmte
Anzahl von zwei oder mehr). Das Strömungsprofil hat eine Profilsehnenrichtung
C und eine Erstreckungsrichtung S, welche Bezugsrichtungen liefern.
Die Erstreckungsrichtung ist generell rechtwinklig zur Rotationsachse
Ar.
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Eine
Innenkranzanordnung 54 verläuft umfangsmäßig um die
Rotationsachse Ar und außerhalb
des Rotors. Die Innenkranzanordnung kann umfangsmäßig kontinuierlich
oder umfangsmäßig segmentiert
sein. Die Innenkranzanordnung weist einen Innenkranz 56 und
einen Reibstreifen 58 auf. Der Innenkranz ist aus Aluminium
gebildet. Bei einer Ausführungsform
ist der Innenkranz ein umfangsmäßig kontinuierlicher
Ring. Der Reibstreifen 58 ist aus einem Elastomermaterial,
beispielsweise Silikonkautschuk, gebildet.
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Die
Spitze 52 der Statorleitschaufel 28 geht radial
durch den Innenkranz 56. Ein Clipelement 62 aus
Titan geht umfangsmäßig durch
eine Öffnung 64 in
der Statorleitschaufelspitze 52. Das Clipelement und die
Spitze sind in einem Vergusselement 63 angeordnet, welches
aus einem zweiten Elastomermaterial gebildet ist. Das Vergusselement
kapselt die Spitze und das Clipelement ein. Das zweite Elastomermaterial
kann lokal an jeder Leitschaufel angeordnet sein oder kann umfangsmäßig als
ein umfangsmäßig kontinuierliches
Band verlaufen. Eine Bodenschicht 65 aus einem dritten
Elastomermaterial verläuft
umfangsmäßig, um
den Reibstreifen abzustützen.
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3 ist
eine perspektivische Teilansicht der Anordnung der in 2 gezeigten
Statorleitschaufeln 28. Wie man erkennen kann, hat das
Außengehäuse eine
Mehrzahl von Öffnungen 66 für Befestigungselemente,
wie durch die drei Nietöffnungen
repräsentiert.
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Die
Basis 48 der Statorleitschaufel 28 hat drei korrespondierende
Nietöffnungen 68,
wobei jedes zum Aufnehmen eines zugehörigen Niets vorgesehen ist,
der aus einer Kupfer-Nickel-Zusammensetzung, beispielsweise einem
Monel®-Material
gebildet ist. Die Nieten sind massive Nieten und komprimiert und
aufgeweitet, um das Loch vollständig
zu füllen
und eine enge Passung zu schaffen, um die Basis der Leitschaufel 28 in
Eingriff mit dem Außengehäuse zu drücken.
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Das
Außengehäuse hat
eine Mehrzahl von umfangsmäßig beabstandeten Öffnungen,
wie durch die Öffnungen 70, 70a repräsentiert.
Die Öffnung 70 ist
zum Teil zurückgesetzt
oder zurückgebohrt
unter Bildung eines die Öffnung
begrenzenden Simses 71. Das Außengehäuse hat eine nach außen gerichtete, dem
Strömungsweg
nicht zugehörige
Oberfläche 72, die
umfangsmäßig verläuft und
die gegen die Basis der Leitschaufel 28 presst. Ein zufrieden
stellendes Material für
das Außengehäuse ist
Aluminium. Die nach außen
gerichtete Oberfläche
hat eine Mehrzahl von Flachbereichen 74 oder planaren Oberflächen, welche
spanend in die Außenoberfläche bearbeitet sind,
die den Öffnungen 70 benachbart
angeordnet sind. Die Oberflächen
können
umfangsmäßig beabstandet
sein oder einander an einer Grenze berühren. Der Begriff „flach" bedeutet wie eine
Ebene innerhalb vernünftiger
Herstellungstoleranzen und nicht gekrümmt.
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Die
Leitschaufel 28 hat eine nach innen gerichtete Oberfläche 76,
die zu der Außenoberfläche an dem
Gehäuse
passt. Die nach innen gerichtete Oberfläche 76 an der Basis
der Leitschaufel 28 ist planar und liegt in einer Ebene
an der Lagerungsfläche.
Die Ebene an der Basis ist parallel zu der Ebene 74 des
fertigen Oberflächenbereiches.
Bei alternativen Ausführungsformen
kann die fertig bearbeitete Oberfläche an dem Außengehäuse aus
zwei Flachbereichen bestehen, die in der gleichen Ebene liegen,
zwei Flachbereichen, die mit einem Winkel zueinander angeordnet
sind oder die parallel zueinander sind, aber in leicht radial beabstandeten
Ebenen liegen. Der einfachste Absatz ist es, eine einzige ebene
Oberfläche 74 oder
einen einzigen Flachbereich für
den fertig bearbeiteten Oberflächenbereich
an jeder der Stellen an dem Außengehäuse und
eine dazu passende ebene Oberfläche
für diese
Bereiche an der Statorleitschaufel 28 vorzusehen, welche
an der ebenen Oberfläche
anliegt. Die einzige ebene Oberfläche hat viele Vorteile, beispielsweise
die Einfachheit der Herstellung, die Inspizierbarkeit und die Fähigkeit,
mit der Statorleitschaufel 28 zusammenzuwirken.
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Die
Statorleitschaufel 28 ragt radial nach innen in und über den
Arbeitsmediumsströmungsweg 18.
Der Schlitz 64 oder die Öffnung in dem Strömungsprofil 46 macht
das Strömungsprofil
daran angepasst, das Clipelement 62 aufzunehmen. Die Öffnung verläuft nahe
einem Rand des Strömungsprofils,
ist jedoch von dem Rand unter Bildung eines Abstützstreifens 78 aus
relativ schmalem Material beabstandet, der die Öffnung begrenzt.
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3A zeigt
mit unterbrochenen Linien einen Leitschaufelrohling 82,
wie durch Schmieden im Stand der Technik hergestellt. Die Bezugszeichen
für die
Konstruktion des Stands der Technik beziehen sich auf die gleichen
Elemente, welche für
die vorliegende Erfindung gezeigt sind, ihnen folgt jedoch die Benennung „pa". Der Leitschaufelrohling
hat einen Kopf 84 oder einen Precursor der Basis 48pa,
wie in 3C gezeigt. Der Kopf hat eine äußere oder
nach außen
gerichtete Seite 86 und eine nach innen gerichtete Seite 88.
Der Kopf ist mit durchgezogenen Linien gezeigt, wobei Material des
Kopfes zu Vergleichszwecken mit der vorliegenden Erfindung entfernt
ist. Wie in durchgezogenen Linien gezeigt, ist die Innenoberfläche parallel
zur Innenseite 88 der Leitschaufel in dem Schmiedezustand.
Der Kopf ist gezeigt, wobei Material entfernt ist, bis der Rand
die fertige Radialabmessung erreicht hat.
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Der
Kopf 84 hat einen Auslegungswinkel oder Zugwinkel α der nach
außen
gerichteten Seite 86 und einen Auslegungswinkel β an der nach
innen gerichteten Seite 88. Der gesamte eingeschlossene Winkel
(die Summe von α und β) ist zu
Schmiedezwecken festgelegt und beträgt elf (11) Grad. Die Winkel
der zwei gezeigten Oberflächen
sind zueinander gleich und betragen fünfeinhalb (5½) Grad.
Der Kopf 84 für
die Basis 48pa ist mit einer erforderlichen Minimalhöhe M, wie
in 3A gezeigt (gemessen zwischen der Innenoberfläche und
der Außenoberfläche), und
mit diesen Winkeln gebildet, so dass das Schmiedestück spanend
bearbeitet werden kann und in geeigneter Weise mit der Form kooperieren
kann, in der das Schmiedestück
gebildet wird, wie beispielsweise das Ausformen. Der Kopf und, nach
dem spanend Bearbeiten die Basis 48pa der fertigen Leitschaufel 28pa haben
einen Fuß 92,
der die in dem Außengehäuse gebildete Öffnung,
die keinen Sims hat, füllt.
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3B zeigt
das Ausmaß H
von Material, welches spanendes Bearbeiten an der Innenseite entfernt,
damit der Leitschaufelrohling 82 in die zylinderförmige Oberfläche des
Gehäuses
passt. Die Oberflächen
an der Leitschaufel 28pa nach dem spanenden Bearbeiten
sind flach oder gekrümmt
und sind mit einem Winkel nach innen versehen, um gegen die zylinderförmige Oberfläche des
Außengehäuses zu
pressen. Der Eingriff erfolgt entlang einer Kontaktlinie L. Folglich
ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, wie in 4C gezeigt,
das stabile Zusammenwirken zwischen dem Flachbereich 76 an
der planaren Basis und der Oberfläche des Außengehäuses, nun ein Flachbereich 74,
zum Positionieren und Abstützen
der Statorleitschaufel, indem ein Kontakt in einer Ebene statt eines
Linienkontakts, wie beim Stand der Technik gezeigt, vorliegt.
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3C zeigt
den Linienkontakt L der Flachbereichoberfläche der spanend bearbeiteten
Statorleitschaufel, die mit dem gekrümmten Gehäuse zusammenwirkt. Der ziemlich
große
Fuß 92 ragt
radial durch das Gehäuse
und hat eine große
Ausrundung 94 mit einem Radius, der nun in den Arbeitsmediumsströmungsweg 18 ragt.
Diese Ausrundung 94 kann Strömungsstörungen bewirken. Außerdem ist der
Fuß ziemlich
groß (schwerer),
verglichen mit dem Leitschaufelrohling 96, der einen kleineren
Fuß 98 hat,
wie in 4A gezeigt.
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4A ist
eine Darstellung des vorliegenden Leitschaufelrohlings 96,
wie er während
des Schmiedeprozesses geschmiedet wird. Die vertikale Höhe M ist
kleiner als die in 3A zu Erläuterungszwecken gezeigte vertikale
Höhe M.
Selbst bei der gleichen Höhe
M hat die Konstruktion der 4A die hier
beschriebenen Vorteile, obwohl die Höhe des Simses F geringfügig verringert
sein wie.
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Das
Schmiedestück
ist mit einem Auslegungs- oder Zugwinkel von elf (11) Grad versehen. Folglich
ist der eingeschlossene Winkel der gleiche wie die in 3A gezeigten
elf Grad. Der Winkel β an der
nach innen gerichteten Oberfläche 106 ist
kleiner als der Winkel α an
der nach außen
gerichteten Oberfläche 104.
Der Winkel β kann
bis zu drei (3) Grad oder, wie in der Ausführungsform gezeigt, eineinhalb (1½) Grad
betragen. Der Winkel α der
nach außen gerichteten
Oberfläche
ist neuneinhalb (9½)
Grad. Im Ergebnis wird weniger Material an der Innenoberfläche von
dem Kopf entfernt, und der Fuß 98 ist
kleiner.
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Wie
in 4B gezeigt, ist das Maß H von Material zum spanenden
Bearbeiten an dem Leitschaufelrohling 96 an der Innenseite
kleiner. Er wird auch zu einem einfachen einzigen Flachbereich 76 wie
vorangehend beschrieben spanend bearbeitet. Der an dem Gehäuse spanend
bearbeitete Bereich ist ebenfalls gezeigt, und er ist flach (planar),
was das Gehäuse
von einer zylinderförmigen
Oberfläche
zu einer bringt, die eine Mehrzahl von umfangsmäßig über das Äußere des Gehäuses angeordneten Flachbereichen 74 hat.
Bei der gezeigten Ausführungsform
sind diese Flachbereiche umfangsmäßig beabstandet. Das spanende
Bearbeiten eines einzigen Flachbereiches an jeder Öffnung,
unabhängig davon,
ob die Flachbereiche beabstandet oder kontinuierlich sind, führt zu weniger
spanendem Bearbeiten und einem besseren, stabileren Zusammenwirken
zwischen der nach innen gerichteten Oberfläche 76 der Basis 48 der
Leitschaufel 28 und der nach außen gerichteten Oberfläche 74 des Außengehäuses. Außerdem ist
das umfangsmäßig gerichtete
Außengehäuse zurückgesetzt,
wobei die erste Öffnung 70 den
Fuß mit
verringertem Volumen aufnimmt. Der Fuß 98 und sein Ausrundungsradius 102 sind
außerhalb
des Simses 71 positioniert und somit am Inneren des Gehäuses angeordnet
und ragen nicht nach außen
in den Arbeitsmediumsströmungsweg 18.
Ein Elastomermaterial 108, beispielsweise Silikonkautschuk
oder ein anderes geeignetes Gummimaterial, ist in der zweiten Öffnung 70a angeordnet,
durch welche das Strömungsprofil 100 in
den Arbeitsmediumsströmungsweg
während
des Zusammenbaus und unter Betriebsbedingungen ragt.
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Folglich
weist ein Verfahren zum Herstellen der Konstruktion das Bilden eines
großen
Auslegungs- oder Zugwinkels an dem Schmiedestück auf, wo der Winkel α der nach
außen
gerichteten Oberfläche
größer ist
als der Winkel β der
nach innen gerichteten Oberfläche,
gemessen bezogen auf eine Linie, die generell rechtwinklig zur Erstreckung
des Strömungsprofils 100 ist.
Die Schritte weisen ferner das Zurücksetzen des umfangsmäßig verlaufenden
Gehäuses
auf, so dass es eine erste Öffnung 70 zum Aufnehmen
des Fußes
und eine zweite Öffnung 70a zum
Hindurchführen
der Leitschaufel 28 in den Arbeitsmediumsströmungsweg
hat. Außerdem
werden drei Nietöffnungen
in dem Gehäuse
gebildet, um die Statorleitschaufel festzuhalten. Wegen des Kontakts von
Flachbereichoberfläche
zu Flachbereichoberfläche
zwischen der nach innen gerichteten Oberfläche der Statorleitschaufel
und der nach außen
gerichteten Oberfläche
des Gehäuses
kommt es zu einem guten Kontakt und einer guten Ausrichtung der
Statorleitschaufel 28 zu benachbarten Statorleitschaufeln
selbst bei lediglich drei Nieten. Außerdem hat, wenn eine Statorleitschaufel 28 ausgetauscht
wird, die Ersatz-Statorleitschaufel einen planaren Kontakt, der
durch Toleranzabweichungen nicht merklich gestört wird, wie das bei einer
Flachbereichoberfläche wäre, die
mit einer zylinderförmigen
Oberfläche
zusammenwirkt. Stattdessen wirken die Toleranzabweichungen der Oberfläche der
Statorleitschaufel mit einer flachen Oberfläche zusammen und schaffen einen
stabileren Eingriff.
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5 zeigt
detaillierter eine umfangsmäßig verlaufende
Innenkranzanordnung 54, welches ein Clipelement 62 aufweist,
welches in einer Öffnung
in Spitze 52 in der Statorleitschaufel 28 angeordnet
ist. Wie man erkennen kann, sind die Öff nung und das Clipelement
radial von der nach innen gerichteten Oberfläche 118 des Kranzes
beabstandet. Ein Elastomermaterial 53, beispielsweise Silikonkautschuk und
ein anderes geeignetes Gummimaterial wird in dem Kranz als ein viskoses
Material, welches der Herstellung um die Spitze 52 und
das Clipelement fließt,
um die Spitze und das Clipelement mit dem Kranz zu verbinden, um
die Kranzanordnung zu bilden, angeordnet. Ein spezieller Vorteil
dieser Konstruktion ist, dass das Clipelement einer Bewegung der
Strömungsprofilspitze
nach innen weg von dem Kranz entgegenwirkt. Dazu kann es während eines plötzlichen
Stoßes
durch einen Fremdkörper
kommen, der das Strömungsprofil
möglicherweise zwingt,
sich in den Weg der Rotoranordnung zu bewegen, oder sonstwie das
Strömungsprofil
von dem Gehäuse
frei macht. Ein spezieller Vorteil ist der Abstand der Spitze von
dem Kranz. Das ist es, was ein gewisses Maß an elastisch nachgiebiger
Bewegung zwischen dem Kranz und der Anordnung aus Leitschaufel 28 und
Clipelement in Reaktion auf Durchmesseränderungen erlaubt, die durch
Fehlanpassungen der Wärmeausdehnung
zwischen dem Außengehäuse und
dem Innengehäuse
verursacht sind. Normalerweise sind diese Fehlanpassungen der Wärmeausdehnung
klein. Jedoch ist ein wichtigeres Augenmerk die Energieabsorption
während
und nach einem Aufprall eines Fremdkörpers auf das Strömungsprofil.
Die Kraft des Aufpralls wird auf das Strömungsprofil übertragen
und zieht die Leitschaufelspitze tendenziell radial nach innen.
Das Elastomermaterial absorbiert etwas von der Energie des Aufpralls,
und dann absorbiert der Kranz den Rest der Energie, wenn der Kranz
mit dem Clipelement zusammenkommt. Das elastische Material verringert den
Stoßeffekt
des plötzlichen
Aufpralls, der sich aus der scharfen Beschleunigungsänderung
und der Beschleunigungsrate der Leitschaufel 28 in Reaktion auf
die aufgebrachte Kraft ergibt.
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Obwohl
die Erfindung mit Bezugnahme auf detaillierte Ausführungsformen
davon gezeigt und beschrieben wurde, sollten Fachleute verstehen, dass
verschiedene Änderungen
in deren Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der
beanspruchten Erfindung abzuweichen.