DE602004011859T2 - Vorrichtung für die Regelung von Spalten in einer Gasturbine - Google Patents

Vorrichtung für die Regelung von Spalten in einer Gasturbine Download PDF

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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/14Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
    • F01D11/20Actively adjusting tip-clearance
    • F01D11/24Actively adjusting tip-clearance by selectively cooling-heating stator or rotor components

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Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das allgemeine Gebiet der Kontrolle des Spiels zwischen der Spitze umlaufender Schaufeln und einer Einheit mit festem Ring einer Gasturbine.
  • Eine Gasturbine, zum Beispiel eine Hochdruckturbine einer Strömungsmaschine, umfaßt in der Regel eine Vielzahl von Leitschaufeln, die alternierend mit einer Vielzahl Laufschaufeln im Durchlaß von Heißgasen angeordnet sind, die von der Brennkammer der Strömungsmaschine stammen. Die Laufschaufeln der Turbine sind auf dem ganzen Umfang der Turbine von einer Einheit mit festem Ring umschlossen. Diese Einheit mit festem Ring definiert den Strömungskanal der Heißgase durch die Schaufeln der Turbine.
  • Um die Leistung einer solchen Turbine zu steigern, ist bekannt, das Spiel, das zwischen der Spitze der Laufschaufeln der Turbine und den Teilen der Einheit mit festem Ring, die ihr gegenüberliegen, soweit wie möglich zu reduzieren. Um dies zu erreichen, wurden Mittel ausgearbeitet, die es ermöglichen, den Durchmesser der Einheit mit festem Ring zu variieren. Solche Mittel weisen im allgemeinen die Form von ringförmige Leitungen ausgestaltet, die die Einheit mit festem Ring umschließen und von der Luft durchströmt werden, die aus anderen Teilen des Turbinentriebwerks abgezogen wird. Diese Luft wird auf die Außenfläche der Einheit mit festem Ring, die dem Strömungskanal der Heißgase gegenüberliegt, injiziert und verursacht so wärmebedingte Ausdehnungen oder Kontraktionen der Einheit mit festem Ring, die ihren Durchmesser variieren. Im allgemeinen werden diese wärmebedingten Ausdehnungen oder Kontraktionen gemäß der Betriebsart der Gasturbine über ein Ventil gesteuert, das ermöglicht, die Durchflußmenge und die Temperatur der Luft zu kontrollieren, mit der die Leitungen versorgt werden. Die aus den Leitungen und dem Ventil bestehende Einheit bildet so ein Gehäuse zur Steuerung des Spiels an der Spitze der Schaufeln.
  • Die gegenwärtig bekannten Steuergehäuse ermöglichen nicht immer, eine hohe Temperaturgleichförmigkeit auf dem ganzen Umfang der Einheit mit festem Ring zu erhalten. Ein Mangel an Temperaturgleichmäßigkeit verursacht Verspannungen der Einheit mit festem Ring, die für die Leistung und Nutzungsdauer der Gasturbine besonders abträglich sind.
  • Außerdem muß die Luft von Steuergehäusen, die auf die Außenfläche der Einheit mit festem Ring injiziert wurde, nach außen abgeführt werden. Diese Abführung der Luft muß erfolgen können, ohne auch die Strömung der Luft zu stören, die auf die Außenfläche der Einheit mit festem Ring injiziert wird. Allerdings stellt man bei den bekannten Steuergehäusen fest, daß die abzuführende Luft im allgemeinen die Tendenz aufweist, die Strömung der injizierten Luft zu stören, wodurch die Leistungsfähigkeit des Gehäuses zur Steuerung des Spiels an der Spitze der Schaufeln vermindert wird.
  • Das Dokument DE 3909369 (General Electric Co., veröffentlicht am 22.10.1989) ist bekannt, in dem die Luft auf der Außenseite des Zufuhrkanals zirkuliert.
  • GEGENSTAND UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Folglich strebt die vorliegende Erfindung an, solche Nachteile zu beseitigen, indem sie eine Vorrichtung zur Kontrolle des Spiels vorschlägt, die ermöglicht, eine hohe Temperaturgleichmäßigkeit der Einheit mit festem Ring zu erhalten und gleichzeitig Störungen zwischen der abzuführenden Luft und der zu injizierenden Luft zu vermeiden.
  • Zu diesem Zweck ist eine Vorrichtung zur Kontrolle des Spiels zwischen der Spitze umlaufender Schaufeln und einer Einheit mit festem Ring einer Gasturbine vorgesehen, wobei die Vorrichtung ein kreisförmiges Steuergehäuse umfaßt, das die Einheit mit festem Ring umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergehäuse folgendes umfaßt: wenigstens zwei ringförmige Luftzirkulationsleitungen, die in axialer Richtung voneinander beabstandet sind und jeweils eine Vielzahl von Perforierungen aufweisen, um die Temperatur der Einheit mit festem Ring durch Luftentladung zu ändern, einen ringförmigen Luftzufuhrkanal, der von den Luftzirkulationsleitungen radial beabstandet ist, wenigstens eine Luftleitung, um den Zufuhrkanal mit Luft zu versorgen, und eine Vielzahl hohler Verteilungsstege, die den Luftzufuhrkanal mit den Luftzirkulationsleitungen verbindet, um letztere mit Luft zu versorgen und gleichzeitig der Luft, die auf die Einheit mit festem Ring entladen wurde, zu ermöglichen, zwischen dem Zufuhrkanal und den Zirkulationsleitungen zu zirkulieren, um dort abgeführt zu werden.
  • Der radiale Abstand zwischen dem Zufuhrkanal und den Luftzirkulationsleitungen des Steuergehäuses schafft so einen Raum, um die Luft, die auf die Einheit mit festem Ring entladen wurde, abzuführen. Auf diese Art und Weise wird die Luft, die entladen wurde, radial abgeführt und stört nicht die Strömung der Luft, die auf die Einheit mit festem Ring entladen wird.
  • Dieser radiale Abstand ermöglicht ebenfalls, jeglichen Wärmeaustausch zwischen dem Zufuhrkanal und den Luftzirkulationsleitungen des Steuergehäuses zu vermeiden, wodurch die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung zur Kontrolle des Spiels verbessert wird.
  • Vorzugsweise umfaßt die Einheit mit festem Ring ein Innengehäuse, das von einem Außengehäuse der Gasturbine derart umgeben ist, daß ein ringförmiger Raum definiert wird, in dem das Steuergehäuse angebracht ist.
  • Das Steuergehäuse kann an einem stromaufwärtigen axialen Ende an dem Außengehäuse und an einem stromabwärtigen axialen Ende an dem Innengehäuse dicht anliegen, um innerhalb des ringförmigen Raums einen stromaufwärtigen Luftentladungsraum sowie einen gegenüber dem stromaufwärtigen Raum dichten stromabwärtigen Luftabführraum zu definieren.
  • Die Anordnung, die Anzahl und der Durchmesser von Bohrungen hohler Verteilungsstege ermöglicht, die Durchflußmenge der Luft, mit der die Luftzirkulationsleitungen versorgt werden, zu regulieren und so die Temperatur der Einheit mit festem Ring gleichmäßig zu gestalten.
  • Insbesondere können die Verteilungsstege, welche den Zufuhrkanal mit einer der Luftzirkulationsleitungen verbinden, gegenüber den Verteilungsstegen anderer Luftzirkulationsleitungen winkelmäßig ausgerichtet oder versetzt sein und der Winkelabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden hohlen Verteilungsstegen übersteigt vorzugsweise etwa 45° nicht.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die ein Ausführungsbeispiel darstellen, dem jeglicher einschränkende Charakter fehlt. In den Figuren:
  • ist 1 ein Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kontrolle des Spiels;
  • ist 2 eine perspektivische, aufgeschnittene Teilansicht der Vorrichtung zur Kontrolle des Spiels von 1 und
  • stellen 3A und 3B zwei mögliche Konfigurationen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kontrolle des Spiels nach der Erfindung im Teilschnitt dar.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM
  • 1 stellt eine Hochdruckturbine 2 einer Strömungsmaschine im Längsschnitt dar, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kontrolle des Spiels ausgestattet ist. Allerdings könnte die vorliegende Erfindung ebenfalls auf eine Niederdruckturbine einer Strömungsmaschine oder auf jegliche andere Art von Maschine angewendet werden, die mit einer Vorrichtung zur Kontrolle des Spiels ausgestattet ist.
  • Die Hochdruckturbine 2 setzt sich insbesondere aus einer Vielzahl von Laufschaufeln 4 zusammen, die in einem Durchlaß für die Strömung von Heißgasen 6 angeordnet sind, die von einer Brennkammer (nicht dargestellt) der Strömungsmaschine stammen. Diese Laufschaufeln 4 sind stromabwärtig der Leitschaufeln 8 der Turbine in Bezug auf die Strömungsrichtung 10 der Heißgase in dem Durchlaß 6 angeordnet.
  • Die Laufschaufeln 4 der Hochdruckturbine 2 sind von einer Vielzahl von Segmenten eines festen Rings 14 umgeben, die umfangsmäßig derart um die Achse der Turbine angeordnet sind, daß eine kreisförmige und durchgehende Oberfläche gebildet wird. Diese Ringsegmente 12 sind mittels einer Vielzahl von Stegen 16 auf einem Innengehäuse 14 der Strömungsmaschine angebracht. In der weiteren Beschreibung wird die Einheit, die aus den Segmenten eines festen Rings 12, dem Innengehäuse 14 und den Stegen 16 gebildet wird, mit dem Ausdruck „Einheit mit festem Ring" bezeichnet.
  • Das Innengehäuse 14 der Einheit mit festem Ring ist mit ringförmigen Rippen oder Höckern 18 ausgestattet, die die Form einer Scheibe aufweisen, die sich in eine radiale Richtung erstreckt. Die Hauptfunktion der Rippen 18 besteht darin, als Wärmeaustauscher zu agieren. In 1 ist die Anzahl der Rippen 18 zwei. Es ist allerdings eine größere Anzahl von Rippen vorstellbar.
  • Die Segmente eines festen Rings 12 weisen eine Innenfläche 12a auf, die mit den Heißgasen unmittelbar in Kontakt steht und zum Teil den Durchlaß der Heißgase 6 definiert.
  • Ein radialer Raum ist zwischen der Innenfläche 12a der Ringsegmente 12 und der Spitze 4a der Laufschaufeln 4 der Turbine ausgespart, um die Drehung dieser letzteren zu ermöglichen. Dieser radiale Raum definiert so ein Spiel 20, das soweit wie möglich reduziert werden muß, um die Leistung der Turbine zu steigern.
  • Um das Spiel 20 an der Spitze der Laufschaufeln 4 zu reduzieren, ist eine Vorrichtung zur Kontrolle des Spiels vorgesehen, die von einem kreisförmigen Steuergehäuse 22, das die Einheit mit festem Ring und genauer das Innengehäuse 14 umgibt, gebildet wird.
  • Je nach den Betriebsarten der Strömungsmaschine ist dieses Steuergehäuse 22 dazu konzipiert, die Rippen 18 des Innengehäuses 14 durch Entladung (oder Auftreffen) von Luft auf diese abzukühlen oder zu erwärmen. Unter der Einwirkung dieser Luftentladung zieht sich das Innengehäuse 14 zusammen oder dehnt sich aus, wodurch der Durchmesser der Segmente eines festen Rings 12 der Turbine verringert oder vergrößert wird.
  • Erfindungsgemäß umfaßt das Steuergehäuse 22 der Vorrichtung zur Kontrolle des Spiels wenigstens zwei ringförmige Luftzirkulationsleitungen 24, die in axialer Richtung voneinander beabstandet sind. Diese ringförmigen Luftzirkulationsleitungen 24 umgeben das Innengehäuse 14 der Einheit mit festem Ring.
  • Die Luftzirkulationsleitungen 24 umfassen jeweils eine Vielzahl von Perforierungen 26, um die Luft auf die Rippen 18 des Innengehäuses 14 zu entladen. In dem Ausführungsbeispiel der 1 weisen die Perforierungen 26 jeder Leitung 24 die Form von drei Reihen von Perforierungen auf.
  • In 1 ist die Anzahl der Rippen 18 des Innengehäuses 14 zwei, so daß das Steuergehäuse 22 drei Luftzirkulationsleitungen 24 umfaßt, die in axialer Richtung voneinander beabstandet sind: eine zentrale Leitung 24a, die zwischen den beiden Rippen 18 angeordnet ist, und eine stromaufwärtige Leitung 24b sowie eine stromabwärtige Leitung 24c, die jeweils stromaufwärtig und stromabwärtig der zentralen Leitung 24a angeordnet sind.
  • Vorteilhafterweise nehmen die Luftzirkulationsleitungen 24 ungefähr die Form der Rippen 18 an. Insbesondere weisen sie jeweils einen im wesentlichen rechteckigen rechten Abschnitt auf.
  • Das Steuergehäuse 22 umfaßt ebenfalls einen ringförmigen Luftzufuhrkanal 28, um die Luftzirkulationsleitungen 24 mit Luft zu versorgen. Der Luftzufuhrkanal 28 umgibt die Zirkulationsleitungen 24.
  • Außerdem mündet wenigstens eine Luftleitung 30 (3A und 3B) in dem Zufuhrkanal 28, um diesen mit Luft zu versorgen. Die Luft, die in der Luftleitung 30 zirkuliert, wird auf Hohe anderer Teile der Strömungsmaschine abgezogen. Zum Beispiel kann diese Luft auf Höhe einer oder mehrerer Stufen von Hoch- oder Niederdruckverdichtern der Strömungsmaschine oder auch auf Höhe des Gebläses dieser abgezogen werden.
  • Das Abziehen der Luft wird von einem Regelventil (nicht dargestellt) gesteuert, das ermöglicht, das Steuergehäuse 22 je nach der Betriebsart der Strömungsmaschine mit der mehr oder weniger frischen Luft zu versorgen.
  • Der Luftzufuhrkanal 28 und die Luftzirkulationsleitungen 24 sind in radialer Richtung beabstandet und miteinander durch eine Vielzahl hohler Verteilungsstege 32 verbunden.
  • Die hohlen Verteilungsstege 32 versorgen die Zirkulationsleitungen 24 mit Luft und ermöglichen gleichzeitig, daß die Luft, die auf die Rippen 18 des Innengehäuses 14 entladen wurde, axial zwischen dem Luftzufuhrkanal 28 und den Luftzirkulationsleitungen 24 zirkuliert, um dort abgeführt zu werden.
  • 2 stellt den Verlauf der Luft genauer dar, die abgeführt werden soll. In dieser Fig. stellen die Pfeile F1 die Tangentialrichtungen der Strömung der Luft in den Zufuhrkanal 28 und die Luftzirkulationsleitungen 24 dar, während der Pfeil F2 die axiale Richtung der Strömung der Luft darstellt, die auf die Rippen des Innengehäuses entladen wurde.
  • Auf diese Art und Weise stört die Luft, die auf die Rippen 18 des Innengehäuses 14 entladen wurde, nicht die Strömung der Luft, die die Perforierungen 26 der Luftzirkulationsleitungen 24 durchströmt. Diese besondere Anordnung ermöglicht so, die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung zur Kontrolle des Spiels 20 an der Spitze der Laufschaufeln 4 der Turbine zu verbessern.
  • Um sicherzustellen, daß die Luft, die auf die Rippen 18 entladen wurde, tatsächlich axial zirkulierend zwischen dem Luftzufuhrkanal 28 und den Luftzirkulationsleitungen 24 abgeführt wird, ist die Turbine 2 vorteilhafterweise mit einem Außengehäuse 34 ausgestattet, das das Innengehäuse 14 der Einheit mit festem Ring umgibt. An einem stromaufwärtigen axialen Ende ist dieses Außengehäuse 34 mittels eines Verbinders 36 der Schraube/Mutter-Art an dem Innengehäuse 14 befestigt.
  • Das Innengehäuse 14 und das Außengehäuse 34 definieren untereinander einen ringförmigen Raum 38, in dem das Steuergehäuse 22 der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kontrolle des Spiels angebracht ist. Genauer gesagt liegt das Steuergehäuse 22 an einem stromaufwärtigen axialen Ende 22a an dem Außengehäuse 34 und an einem stromabwärtigen axialen Ende 22b an dem Innengehäuse 14 an. Vorzugsweise wird das Anliegen des stromaufwärtigen Endes 22a und des stromabwärtigen Endes 22b des Steuergehäuses 22 mittels Dichtungen 40 so durchgeführt, daß es dicht ist.
  • Die besondere Anordnung des Steuergehäuses 22 in Bezug auf das Innengehäuse 14 und das Außengehäuse 34 ermöglicht so, innerhalb des ringförmigen Raums 38 einen stromaufwärtigen Raum 42a, der als „Luftentladungsraum" bezeichnet wird, sowie einen stromabwärtigen Raum 42b, der als „Luftabführraum" bezeichnet wird, der in Bezug auf den stromaufwärtigen Raum 42a luftdicht ist, zu definieren.
  • Somit ist die Luft, die durch die Luftzirkulationsleitungen 24, und insbesondere durch die stromaufwärtige Leitung 24b entladen wurde, in dem stromaufwärtigen Luftentladungsraum 42a eingeschlossen und kann nur abgeführt werden, indem sie zwischen dem Zufuhrkanal 28 und den Zirkulationsleitungen 24 zirkuliert. In der Tat verhindert die Abdichtung, die am stromaufwärtigen Ende 22a des Steuergehäuses 22 implementiert ist, daß die Luft das Steuergehäuse 22 umgeht, um abgeführt zu werden. Ebenso ist die Luft, die durch die stromabwärtige Leitung 24c entladen wurde, durch die Abdichtung, die am stromabwärtigen Ende 22b des Steuergehäuses 22 implementiert ist, dazu gezwungen, zwischen dem Zufuhrkanal 28 und den Luftzirkulationsleitungen 24 zu zirkulieren, um abgeführt zu werden.
  • Wie in 1 dargestellt ist, ist die Luft, die auf die Rippen 18 des Innengehäuses 14 entladen wurde und zwischen dem Zufuhrkanal 28 und den Zirkulationsleitungen 24 abgeführt wird, dann in dem stromabwärtigen Luftabführraum 42b eingeschlossen.
  • Vorzugsweise weist das Innengehäuse 14 an einem stromabwärtigen axialen Ende eine Öffnung 44 auf, die sich in den stromabwärtigen Luftabführraum 42b öffnet, um die Luft, die darin eingeschlossen ist, abzuführen. Diese Öffnung 44, die mit einer Fassung 46 ausgestattet werden kann, führt so die Luft ab, die auf die Rippen 18 des Innengehäuses entladen wurde, um zum Beispiel die erste Stufe eines Niederdruckverteilers (nicht dargestellt) der Strömungsmaschine zu versorgen.
  • Es werden nun zwei mögliche Konfigurationen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kontrolle des Spiels beschrieben, wobei insbesondere auf die 3A und 3B Bezug genommen wird.
  • In diesen zwei Konfigurationen setzt sich das Steuergehäuse aus zwei verschiedenen Gehäusewinkelabschnitten 48 (oder aus Halbgehäusen von jeweils 180°) zusammen, von denen in den 3A und 3B nur eines dargestellt ist. Diese zwei Gehäuseabschnitte 48 sind miteinander durch Verbinder der Schraube/Mutter-Art befestigt, die mit den Öffnungen 50 (1) zusammenwirken, die an jedem Winkelende der Gehäuseabschnitte angeordnet sind.
  • Es wäre auch vorstellbar, daß das Steuergehäuse sich aus mehr als zwei verschiedenen Gehäusewinkelabschnitten zusammensetzt, die, sobald sie aneinander gelegt sind, gemeinsam ein 360°-Gehäuse bilden.
  • Die in den 3A und 3B dargestellten Gehäuseabschnitte 48 sind an jedem ihrer Winkelenden geschlossen, so daß die Luft nicht von dem einen Gehäuseabschnitt zu dem anderen zirkuliert. Allerdings ist es ebenfalls möglich, eine Verbindung zwischen den Gehäuseabschnitten herzustellen, um einen Durchlaß der Luft von einem Gehäuseabschnitt zu einem anderen zu ermöglichen.
  • Jeder Gehäuseabschnitt 48 wird außerdem von einer einzigen Luftleitung 30 versorgt, die in dem Zufuhrkanal 28 in gleicher Entfernung zu den beiden Winkelenden des Gehäuseabschnitts mündet. Die Luftleitung könnte auch in einem der Winkelenden des Gehäuseabschnitts münden. Mehrere Luftleitungen sind ebenfalls denkbar.
  • In 3A sind für jeden Gehäuseabschnitt 48 vier hohle Verteilungsstege 32 vorgesehen, die den Zufuhrkanal 28 mit der dargestellten Zirkulationsleitung 24 verbinden. Diese hohlen Verteilungsstege 32 sind auf dem Halbumfang des Gehäuseabschnitts 48 derart angeordnet, daß der Winkelabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stegen vorzugsweise etwa 45° nicht übersteigt.
  • In 3B verbinden fünf hohle Verteilungsstege 32 den Zufuhrkanal 28 mit der dargestellten Zirkulationsleitung 24. Insbesondere ist ein Verteilungssteg an jedem Winkelende des Gehäuseabschnitts angeordnet und der Winkelabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stegen übersteigt vorzugsweise nicht mehr als etwa 45°.
  • Es ist anzumerken, daß in diesen beiden Konfigurationen die Luft, die in jede Zirkulationsleitung 24 durch jeden hohlen Verteilungssteg 32 eindringt, in zwei entgegengesetzte Tangentialrichtungen strömt.
  • Es ist ebenfalls anzumerken, daß die Anzahl und Anordnung der hohlen Verteilungsstege für jede Luftzirkulationsleitung ein und desselben Gehäuseabschnitts variieren können.
  • Somit können für ein und denselben Gehäuseabschnitt die hohlen Verteilungsstege, die den Zufuhrkanal mit einer der Luftzirkulationsleitungen verbinden, in Bezug auf die hohlen Verteilungsstege, die den Zufuhrkanal mit wenigstens einer der anderen Luftzirkulationsleitungen verbinden, winkelmäßig versetzt sein.
  • Die Winkelversetzung der hohlen Verteilungsstege zwischen den Luftzirkulationsleitungen ermöglicht, eine bessere Temperaturgleichmäßigkeit in dem Steuergehäuse zu erhalten und so jegliche Verspannung der Einheit mit festem Ring zu vermeiden.
  • Eine solche Winkelversetzung kann zum Beispiel im Falle ein und desselben Gehäuseabschnitts, der drei Luftzirkulationsleitungen umfaßt, wie in den 1 und 2 gezeigt ist, erhalten werden. In diesem Fall kann die zentrale Leitung 24a (oder wechselseitig die stromaufwärtigen Leitung 24b und die stromabwärtige Leitung 24c) die Konfiguration der 3A aufweisen, während die stromaufwärtige Leitung 24b und die stromabwärtige Leitung 24c (oder wechselseitig die zentrale Leitung 24a) die Konfiguration der 3B aufweisen können.
  • Eine solche Anordnung für die drei Leitungen 24a, 24b und 24c ähnelt einer versetzten Anordnung von Verteilungsstegen 32 mit einer Anordnungssymmetrie zwischen der stromaufwärtigen Leitung 24b und der stromabwärtigen Leitung 24c. Diese Anordnungssymmetrie ermöglicht, eine im wesentlichen identische wärmebedingte Ausdehnung oder Kontraktion zwischen den zwei Rippen 18 des Innengehäuses 14 zu erhalten, so daß die Temperaturgleichmäßigkeit der Einheit mit festem Ring verbessert wird.
  • Alternativ können die hohlen Verteilungsstege, die den Zufuhrkanal ein und desselben Gehäuseabschnitts mit einer der Luftzirkulationsleitungen verbinden, in Bezug auf die hohlen Verteilungsstege, die den Zufuhrkanal mit den anderen Luftzirkulationsleitungen verbinden, winkelmäßig ausgerichtet sein.
  • Noch immer im Fall ein und desselben Gehäuseabschnitts, der drei Luftzirkulationsleitungen 24a, 24b und 24c umfaßt, wie in den 1 und 2 gezeigt ist, kann eine Winkelausrichtung der hohlen Verteilungsstege erhalten werden, indem den drei Luftzirkulationsleitungen dieselbe Konfiguration verliehen wird. Zum Beispiel kann diese Gestaltung der drei Luftzirkulationsleitungen mit der von 3A oder 3B identisch sein.
  • Es ist ebenfalls möglich, in Betracht zu ziehen, daß jede Luftzirkulationsleitung ein und desselben Gehäuseabschnitts nur von einem einzigen hohlen Verteilungssteg, der mit dem Zufuhrkanal verbunden ist, mit Luft versorgt wird. Darüber hinaus, wenn dieser Verteilungssteg an einem Winkelende des Gehäuseabschnitts angeordnet ist, erfolgt die Zirkulation der Luft in der Leitung nur nach einer einzigen und derselben Tangentialrichtung.
  • Der Durchmesser der Bohrungen der hohlen Verteilungsstege kann von einem Steg zum anderen für ein und dieselbe Luftzirkulationsleitung variieren. Die Veränderung des Durchmessers der Verteilungsstege bietet so die Möglichkeit, die Durchflußmenge der Luft, mit der die Leitung versorgt wird, gemäß dem Winkelabschnitt des Stegs derart zu regulieren, daß die Temperaturgleichmäßigkeit der Einheit mit festem Ring verbessert wird.
  • Im allgemeinen können die Anzahl, der Durchmesser von Bohrungen und die Anordnung von Verteilungsstegen für ein und dieselbe Zirkulationsleitung und für ein und denselben Gehäuseabschnitt in Abhängigkeit vom Bedarf variieren. Diese verschiedenen Parameter werden derart gewählt, daß die maximale Verspannung der Einheit mit festem Ring begrenzt wird.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur Kontrolle des Spiels zwischen der Spitze (4a) umlaufender Schaufeln (4) und einer Einheit mit festem Ring einer Gasturbine (2), wobei die Vorrichtung ein kreisförmiges Steuergehäuse (22) umfaßt, das die Einheit mit festem Ring umschließt, wobei das Steuergehäuse (22) folgendes umfaßt: wenigstens zwei ringförmige Luftzirkulationsleitungen (24a, 24b, 24c), die in axialer Richtung voneinander beabstandet sind und jeweils eine Vielzahl von Perforierungen (26) aufweisen, um die Temperatur der Einheit mit festem Ring durch Luftentladung zu ändern; einen ringförmigen Luftzufuhrkanal (28), der von den Luftzirkulationsleitungen (24a, 24b, 24c) radial beabstandet ist; wenigstens eine Luftleitung (30), um den Zufuhrkanal (28) mit Luft zu versorgen; und dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl hohler Verteilungsstege (32) den Luftzufuhrkanal (28) mit den Luftzirkulationsleitungen (24a, 24b, 24c) verbindet, um letztere mit Luft zu versorgen und gleichzeitig der Luft, die auf die Einheit mit festem Ring entladen wurde, zu ermöglichen, zwischen dem Zufuhrkanal (28) und den Zirkulationsleitungen (24a, 24b, 24c) zu zirkulieren, um dort abgeführt zu werden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit mit festem Ring ein Innengehäuse (14) umfaßt, das von einem Außengehäuse (34) der Gasturbine (2) derart umgeben ist, daß ein ringförmiger Raum (38) definiert wird, in dem das Steuergehäuse (22) angebracht ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergehäuse (22) an einem stromaufwärtigen axialen Ende (22a) an dem Außengehäuse (34) und an einem stromabwärtigen axialen Ende (22b) an dem Innengehäuse (14) dicht anliegt, um innerhalb des ringförmigen Raums (38) einen stromaufwärtigen Luftentladungsraum (42a) sowie einen gegenüber dem stromaufwärtigen Raum (42a) dichten stromabwärtigen Luftabführraum (42b) zu definieren.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse (14) an einem stromabwärtigen axialen Ende eine sich in den stromabwärtigen Luftabführraum (42b) öffnende Luftöffnung (44) aufweist, um die Luft, die auf die Einheit mit festem Ring entladen worden ist, abzuführen.
  5. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse (14) ringförmige Rippen (18) umfaßt und daß die Luftzirkulationsleitungen (24a, 24b, 24c) im wesentlichen die Form der Rippen (18) annehmen.
  6. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergehäuse (22) aus wenigstens zwei getrennten Gehäusewinkelabschnitten (48) besteht.
  7. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Verteilungsstege (32), welche den Zufuhrkanal (28) mit einer der Luftzirkulationsleitungen (24a, 24b, 24c) verbinden, gegenüber den hohlen Verteilungsstegen (32), welche den Zufuhrkanal (28) mit wenigstens einer der anderen Luftzirkulationsleitungen (24a, 24b, 24c) verbinden, winkelmäßig versetzt sind.
  8. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Verteilungsstege (32), welche den Zufuhrkanal (28) mit einer der Luftzirkulationsleitungen (24a, 24b, 24c) verbinden, gegenüber den hohlen Verteilungsstegen (32), welche den Zufuhrkanal (28) mit den anderen Luftzirkulationsleitungen (24a, 24b, 24c) verbinden, winkelmäßig ausgerichtet sind.
  9. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden hohlen Verteilungsstegen (32) etwa 45° nicht übersteigt.
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