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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zwischenwandbaugruppe für eine Turbine.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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In
den 1–3 ist
eine zum Stand der Technik gehörende
Zwischenwandbaugruppe 10 für eine Turbine veranschaulicht.
Die Zwischenwandbaugruppe 10 enthält Düsenschaufeln 12, innere
und äußere Endwandringe 14 und 16 und
innere und äußere Halteringe 18 und 20.
Die Düsenschaufeln 12 haben
jeweils ein gegenüberliegendes
Paar radial ausgerichteter Enden 22, die mit der radialen
Außenfläche des äußeren Endwandrings 16 und
der radialen Innenfläche
des inneren Endwandrings 14 im Wesentlichen bündig sind.
Die Düsenschaufeln 12 haben
außerdem
ein gegenüberliegendes
Paar Flächen 24.
Die inneren und äußeren Endwandringe 14 und 16 haben
jeweils eine radiale Innenfläche 26 und 28 und
eine radiale Außenfläche 30 und 32 und
haben außerdem
eine Reihe düsenschaufelförmiger Öffnungen 34,
die entlang ihres Umfangs beabstandet sind.
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Wie
in 1 gezeigt, sind die Düsenschaufeln 12 in
den Öffnungen 34 in
den inneren und den äußeren Endwandringen 14 und 16 so
angeordnet, dass ein Ende 22 jeder Düsenschaufel 12 im
Wesentlichen bündig
mit der Innenfläche 26 der
inneren Endwandringe 14 ist und das andere Ende 22 jeder Schaufel 12 im
Wesentlichen bündig
mit der Außenfläche 32 des äußeren Endwandrings 16 ist.
Sobald sich die Düsenschaufeln 12 an
ihrem Platz befinden, werden die Schaufeln 12 entlang des
Randes (durch schattierte Bereiche 39 gezeigt) vollständig an
den inneren und den äußeren Endwandringen 14 und 16 angeschweißt, so dass
eine Strömungspfadbaugruppe 36 entsteht.
Als nächstes
wird die Strömungspfadbaugruppe 36 zwischen
den inneren und den äußeren Halteringen 18 und 20 angeordnet
und wird entweder tiefeinbrandgeschweißt (durch schattierte Bereiche 38 in 3 gezeigt)
oder angeschraubt (nicht gezeigt).
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Die
oben besprochene zum Stand der Technik gehörende Zwischenwandbaugruppe 10 ist
mit verschiedenen Problemen behaftet. Eines der Hauptprobleme ist
der Kosten- und Zeitaufwand in Verbindung mit ihrer Herstellung.
Lange Schweißnähte 38 und 39 sind
nötig,
um die Düsenschaufeln 12 zu
befestigen, und diese Art eines arbeitsintensiven Prozesses erhöht die Kosten
und verlängert
die Zeit in Verbindung mit dem Bau der Baugruppe 10.
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Ein
weiteres Problem bei der zum Stand der Technik gehörenden Zwischenwandbaugruppe 10 sind
die Schweißnähte selbst.
Die Schweißnähte, mit denen
die Düsenschaufeln 12 an
den Endwandringen 14 und 16 befestigt werden,
erstrecken sich oft über
die radiale Außenfläche 32 des äußeren Endwandrings 16 oder
die radiale Innenfläche 26 des
inneren Endwandrings 14 hinaus und stören die Montage der Strömungspfadunterbaugruppe
an den inneren und den äußeren Halteringen 18 und 20.
Falls die Schweißnähte zu groß sind,
kann es außerdem passieren,
dass sie durch die Endwandringe 14 und 16 hindurchschmelzen
und eine inakzeptable Rauigkeit des Strömungspfades verursachen. Außerdem wirken
oft erhebliche statische und dynamische Belastungen auf die Schweißnähte ein,
die zu Materialermüdung
und Rissbildung führen
können,
wodurch die Düsenschaufeln 12 abbrechen.
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Ein
weiteres Problem bei der zum Stand der Technik gehörenden Zwischenwandbaugruppe 10 betrifft
die Behandlung der Teilung. Oft muss – insbesondere in Dampfturbinen – die Zwischenwandbaugruppe 10 in
zwei Hälften
geteilt werden, damit die Zwischenwandbaugruppe 10 um die
Welle herum installiert werden kann. Das Zerteilen und erneute Zusammensetzen
der Zwischenwandbaugruppe 10 ist schwierig und teuer. In
der Regel muss eine Art Keilverbindung hinzugefügt werden, um die beiden Hälften exakt
aufeinander auszurichten.
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DE-C-453240,
US-A-3,313,520, FR-A-1,271,741, US-A-2,245,237, US-A-4,509,238 und DE-A-4203655
sind Schriften des Standes der Technik in Bezug auf die vorliegende
Anmeldung.
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FR-A-1,271,741
offenbart eine zum Stand der Technik gehörende Turbinenzwischenwandbaugruppe,
welche die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 aufweist. Die
vorliegende Erfindung ist durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils von Anspruch 1 gekennzeichnet. Optionale Merkmale sind in
den abhängigen
Ansprüchen
angeführt.
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Genauer
gesagt, sind in einer Ausführungsform
der Zwischenwandbaugruppe die Düsenschaufeln
zwischen den Endwandringen durch entsprechend geformte Löcher angeordnet,
die umfänglich um
die Endwandringe herum mit Positionierungszapfen gruppiert sind,
die radial einwärts
von dem inneren Endwandring und radial auswärts von dem äußeren Endwandring
hervorstehen und eine Strömungspfadunterbaugruppe
bilden. Die geformten inneren und äußeren Strömungspfadunterbaugruppen-Positionierungszapfen
passen mit Gegenflächen an
den inneren und äußeren Halteringen
zusammen. In dieser Ausführungsform
sind in den Gegenflächen
der inneren und der äußeren Halteringe
Umfangsnuten ausgebildet, um die Positionierungszapfen der Strömungspfadunterbaugruppe
aufzunehmen. Die mechanische Schnittstelle der Positionierungszapfen und
Nuten wird dafür
verwendet, die Zwischenwandbaugruppe axial strukturell zusammenzuhalten
und um den auf sie einwirkenden Axialkräften zu widerstehen.
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Sowohl
die Strömungspfadunterbaugruppe als
auch die Halteringe sind in Hälften
geteilt. Die Halteringe sind flach in einer Axial-Radial-Ebene geteilt,
während
die Strömungspfadunterbaugruppe entlang
einer Linie in der Mitte zwischen benachbarten Düsenschaufeln an umfänglich gegenüberliegenden
Stellen geteilt ist. Die Strömungspfadunterbaugruppe
ist umfänglich
relativ zu den Halteringen versetzt, was dazu führt, dass sich ein kleiner
Teil der Strömungspfadunterbaugruppe
umfänglich über die Teilungslinie
der Halteringe hinaus erstreckt und um einen entsprechenden Teil
auf der anderen Seite der Zwischenwandhälfte zurückgezogen ist. Aufgrund der
Exaktheit der Formen der Positionierungszapfen und Nuten bildet
diese umfängliche
Erweiterung einen effektiven radialen Ausrichtungsmechanismus an
der Zwischenwandteilung, wenn sie mit der anderen Zwischenwandbaugruppenhälfte zusammengesetzt
ist. Kleine umfängliche
Dichtschweißnähte an der
radialen Schnittstelle zwischen den Endwandringen und den Halteringen
an den stromaufwärtigen und
stromabwärtigen
Flächen
der Zwischenwandbaugruppe fixieren die 'Taktung" der Strömungspfadbaugruppe relativ
zu den Halteringen und machen Undichtigkeiten entlang der Strömungspfadbaugruppe
unmöglich.
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Die
Zwischenwandbaugruppe gemäß der vorliegenden
Erfindung bietet verschiedene Vorteile gegenüber existierenden Zwischenwandbaugruppen.
Einer der Hauptvorteile der Zwischenwandbaugruppe ist, dass sie
einfacher und kostengünstiger hergestellt werden
kann als Zwischenwandbaugruppen des Standes der Technik. Zum Beispiel
ist der arbeitsintensive Prozess des Tiefschweißens oder des Schweißens um
die komplexe Form der Düsenschaufeln
herum, die bei Zwischenwandbaugruppen des Standes der Technik verwendet
werden, überflüssig. Des
Weiteren gibt es bei der Zwischenwandbaugruppe keine Schweißnähte, die
in den Strömungspfad
hineinragen und den Fluidstrom in der Baugruppe unterbrechen könnten, weil
Tiefschweißnähte bei
der Positionierungszapfen-und-Nut-Baugruppe überflüssig sind. Des Weiteren ist
es weniger wahrscheinlich, dass die Düsenschaufeln abbrechen, weil
die Positionierungszapfen-und-Nut-Anordnung in der Zwischenwandbaugruppe
besser in der Lage ist, den auf die Schaufeln einwirkenden Belastungen
zu widerstehen als die Tiefschweißnähte.
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Außerdem ist
die Ausrichtung der Zwischenwandbaugruppe präziser und leichter als bei
zum Stand der Technik gehörenden
Zwischenwandbaugruppen. Die Strömungspfadunterbaugruppe
der vorliegenden Erfindung wird vor dem Dichtschweißen so gedreht,
dass ein Abschnitt der Unterbaugruppe von der Hälfte hervorsteht. Der Abschnitt,
der hervorsteht, wird in die Nuten in der anderen Hälfte der
Zwischenwandbaugruppe eingepasst, um eine korrekte Ausrichtung zu
gewährleisten.
Da bei den meisten zum Stand der Technik gehörenden Zwischenwänden der
Strömungspfad
bündig
mit der Teilung der inneren und der äußeren Halteringe ist, ist eine
solche Ausrichtungstechnik nicht möglich. Die maschinell bearbeitete
Positionierungszapfen-und-Nut-Schnittstelle
der vorliegenden Erfindung gewährleistet
eine präzise
axiale und laterale Ausrichtung.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer zum Stand
der Technik gehörenden
Strömungspfadbaugruppe.
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2 ist
eine Querschnittsansicht der zum Stand der Technik gehörenden Zwischenwandbaugruppe.
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3 ist
eine seitliche Querschnittsansicht der zum Stand der Technik gehörenden Zwischenwandbaugruppe
entlang der Linie 3-3 in 2.
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4(a–c)
sind Querschnittsansichten einer zum Stand der Technik gehörenden Düsenschaufel und
einer Düsenschaufel
gemäß der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
eine teilweise durchbrochene Seitenansicht einer Turbine mit einer
Zwischenwandbaugruppe gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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6 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Strömungspfadbaugruppe.
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7 ist
eine axiale Querschnittsansicht einer Zwischenwandbaugruppe.
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8 ist
eine Teilansicht der in 7 dargestellten Zwischenwandbaugruppe.
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9 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
entlang der radialen Linie 9-9 in 7.
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10A ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts
der Zwischenwandbaugruppe an der Teilung und
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10B ist eine perspektivische Ansicht eines anderen
Abschnitts der Zwischenwandbaugruppe an der Teilung.
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Detaillierte
Beschreibung
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Eine
Zwischenwandbaugruppe 40 gemäß der vorliegenden Erfindung
ist in den 4–10B veranschaulicht.
Die Zwischenwandbaugruppe 40 enthält Düsenschaufeln 42, Positionierungszapfen 44,
innere und äußere Endwandringe 46 und 48 und innere
und äußere Halteringe 50 und 52 mit
jeweils einer umfänglich
verlaufenden Nut 54. Die Zwischenwandbaugruppe 40 kann
einfacher und kostengünstiger
gebaut werden, ist stabiler und lässt sich während der Installation leichter
neu ausrichten als zum Stand der Technik gehörende Zwischenwandbaugruppen 10.
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Wenden
wir uns 5 zu, wo eine Turbine 56 mit
der Zwischenwandbaugruppe 40 gemäß der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht ist. Die Turbine 56 enthält eine
Welle 58, die sich entlang einer Mittelachse A erstreckt
und sich um sie herum dreht, wobei Rotorräder 60 an der Welle 58 montiert
sind und sich von der Mittelachse radial auswärts erstrecken. Zwischenwandbaugruppen 40 sind
in einem Turbinengehäuse 62 angeordnet,
das die Rotorräder 60 und
die Zwischenwandbaugruppen 40 umgibt. Die Zwischenwandbaugruppen 40 sind
axial von den Rotorrädern 60 beabstandet
und erstrecken sich von dem Turbinengehäuse 62 radial einwärts. Im
Grunde lenken die Zwischenwandbaugruppen 40 Fluid gegen
die Rotorräder 60 und
bewirken so deren eine Drehung.
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Die
Zwischenwandbaugruppe 40 enthält gemäß den 4(a–c), 6, 9, 10A und 10B Düsenschaufeln 42.
Jede Düsenschaufel 42 hat
ein Paar gegenüberliegender
Enden 64 und ein Paar gegenüberliegender Flächen 66.
Die Länge jeder
Düsenschaufel 42 ist
länger
als die radiale Entfernung oder Breite zwischen den inneren und
den äußeren Endwandringen 46 und 48.
Wenn die Düsenschaufeln 42 installiert
sind, erstrecken sich infolge dessen Enden 64 jeder Düsenschaufel 42 an
den inneren und den äußeren Endwandringen 46 und 48 vorbei.
Die Enden 64 jeder Düsenschaufel 42 sind maschinell
so bearbeitet, dass sie Positionierungszapfen 44 bilden.
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Wenden
wir uns den 4(a–c) zu, wo ein Vergleich zwischen
einer zum Stand der Technik gehörenden
Düsenschaufel 12 und
einer Düsenschaufel 42 gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht ist. Wie in 4(b) gezeigt,
hat die zum Stand der Technik gehörende Düsenschaufel 12 eine wesentlich
kleinere Querschnittsfläche
und Breite als die Düsenschaufel 42.
In dieser speziellen Ausführungsform
hat die Düsenschaufel 12 eine
Querschnittsfläche
von etwa 0,35 in2 und die Düsenschaufel 42 hat
eine Querschnittsfläche
von etwa 0,75 in2. Dank der größeren Querschnittsfläche hat
die Düsenschaufel 42 eine
deutlich höhere
Biegefestigkeit als die zum Stand der Technik gehörende Düsenschaufel 12.
Außerdem
hat die Düsenschaufel 42 eine
axiale Kontaktoberfläche 70,
die senkrecht zu Axialkräften
(durch den Pfeil AF angedeutet) verläuft, die mindestens achtmal
größer ist
als die axiale Kontaktoberfläche 72 für die Düsenschaufel 12.
Die größere axiale
Kontaktoberfläche
für die
Düsenschaufel 42 ermöglicht die
Ausbildung der Positionierungszapfen 44, wodurch die Düsenschaufel 42 besser dem
Fluiddruck widerstehen kann, wenn die Turbine 56 in Betrieb
ist, so dass die Düsenschaufel 42 nicht wegbricht.
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Gemäß den 6 und 9 hat
jede Düsenschaufel 42 einen
Positionierungszapfen 44, der sich von jedem Ende 64 jeder
Düsenschaufel 42 erstreckt.
Jeder Positionierungszapfen 44 hat im Wesentlichen die
gleiche Form und hat ein Paar gegenüberliegender Flächen 76,
die senkrecht zur Rotationsmittelachse A-A der Maschine ausgerichtet
ist, und ein Paar gegenüberliegender
Seiten 74, die in dieser Ausführungsform im Wesentlichen
senkrecht zu den Flächen 76 ausgerichtet
sind. Außerdem
hat in dieser speziellen Ausführungsform
jeder Positionierungszap fen 44 eine im Wesentlichen trapezförmige Gestalt.
Die Breite oder Distanz zwischen den gegenüberliegenden Flächen 76 jedes
Positionierungszapfens 44 ist etwa die gleiche oder geringfügig weniger
als die Breite der Nut 54 in den inneren und den äußeren Halteringen 50 und 52.
Vorzugsweise wird die Breite des Positionierungszapfens 44 so
eingestellt, dass sie exakt in die Nuten 54 in den inneren und
den äußeren Halteringen 50 und 52 passt.
In dieser speziellen Ausführungsform
hat jede Nut 54 eine axiale Breite von etwa 1,6 cm (5/8") und jeder Positionierungszapfen 44 hat
eine axiale Breite (zwischen den Flächen 76) von einigen
wenigen Tausendsteln Zentimetern (ein Inch) weniger als etwa 1,6
cm (5/8"), so dass
die Positionierungszapfen 44 exakt in die Nut 54 passen,
obgleich die Breite auch nach Bedarf variieren kann. Die gegenüberliegenden
Seiten 74 jedes Positionierungszapfens 44 sind
im Wesentlichen bündig
mit den gegenüberliegenden
Flächen 66 jeder
Düsenschaufel 42.
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Die
Größe jedes
Positionierungszapfens 44 (d. h. die Strecke zwischen den
gegenüberliegenden Seiten 74 und
zwischen den gegenüberliegenden Flächen 76)
verbessert seine Gesamtfestigkeit und Langlebigkeit. Die Form der
Düsenschaufel 42 und die
relative Position des Positionierungszapfens 44 sind so
konfiguriert, dass der Querschnittsmodul des Positionierungszapfens 44 maximiert
wird, während die
Aerodynamik des Zwischenwandströmungspfades
allenfalls geringfügig
beeinflusst wird. Dies wird in dieser Ausführungsform dadurch erreicht,
dass die umfängliche
Dicke der Schaufeln 42 in ihrem stromaufwärtigen Abschnitt,
d. h. zwischen den Seiten 74 der Positionierungszapfen 44,
vergrößert wird.
Hierbei hat, aufgrund geringer Strömungsgeschwindigkeiten, die
Verringerung der Strömungsfläche aufgrund
der dickeren Düsenschaufel 42 nur
eine minimale Auswirkung auf die Leistung. Darüber hinaus wird der Vorteil
einer geringeren Störanfälligkeit
sichergestellt.
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Gemäß den 6–7, 9, 10A und 10B enthält die Zwischenwand baugruppe 40 ebenfalls
innere und äußere Endwandringe 46 und 48.
Die inneren und äußeren Endwandringe 46 und 48 haben
jeweils eine radiale Innenfläche 78 und 80 und
eine radiale Außenfläche 82 und 84.
Die inneren und äußeren Endwandringe 46 und 48 haben
außerdem
mehrere Öffnungen 86,
die entlang ihres Umfangs beabstandet sind. In dieser speziellen
Ausführungsform
hat jede Öffnung 86 im
Wesentlichen die gleiche Form wie die Querschnittsform der in den 4(a–c)
dargestellten Düsenschaufel 42,
obgleich die Form der Öffnung 86 nach
Bedarf oder Wunsch variieren kann.
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Die
Zwischenwandbaugruppe 40 enthält außerdem innere und äußere Halteringe 50 und 52.
Die inneren und äußeren Halteringe 50 und 52 haben
jeweils eine radiale Innenfläche 88 und 90 und
radiale Außenflächen 92 und 94.
Die radiale Außenfläche 92 des
inneren Halterings 50 enthält eine umfängliche Nut 54, und
die radiale Innenfläche 90 des äußeren Halterings 52 enthält eine
umfängliche
Nut 54. Die Nuten 54 sind dafür vorgesehen, die Positionierungszapfen 44 aufzunehmen,
die sich von jedem Ende der Düsenschaufeln 42 erstrecken.
In dieser speziellen Ausführungsform
verlaufen die Umfangsnuten 54 kontinuierlich um die radiale
Außenfläche 92 des
inneren Halterings 50 herum und kontinuierlich um die radiale
Innenfläche 90 des äußeren Halterings 52 herum,
obgleich die Nuten 54 erforderlichenfalls oder gewünschtenfalls
auch diskontinuierlich sein könnten.
Außerdem
hat in dieser speziellen Ausführungsform
jede der Nuten 54 und jeder der Positionierungszapfen 44 eine
im Wesentlichen rechteckige Form, wie in der Querschnittsansicht
in 9 gezeigt. Die Form der Nuten 54 und
Positionierungszapfen 44 kann nach Bedarf oder Wunsch variieren, solange
die Formen der Nuten 54 und Positionierungszapfen 44 zusammenpassen.
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Die
Zwischenwandbaugruppe 40 wird zusammengebaut, indem man
zuerst die Düsenschaufeln 42 in
jede der Öffnungen 86 in
den inneren und äußeren Endwandringen 46 und 48 einsetzt.
Wie oben beschrieben, haben die Düsenschaufeln 42 eine
Länge,
die größer ist
als die Distanz oder Breite zwischen de inneren und äußeren Endwandringen 46 und 48.
Infolge dessen erstreckt sich, wenn die Düsenschaufeln 42 in
den Öffnungen 86 sitzen,
ein Ende 64 jeder Düsenschaufel 42 aus
der Öffnung 86 heraus
an der Innenfläche 78 des
inneren Endwandrings 46 vorbei, und das andere Ende 64 jeder
Düsenschaufel 42 erstreckt
sich aus der Öffnung 86 heraus
an der Außenfläche 84 des äußeren Endwandrings 48 vorbei.
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Als
nächstes
wird jede Düsenschaufel 42 festgeschweißt, indem
eine kleine Schweißnaht 96 zwischen
jeder Fläche 66 und
Seite 74 eines Endes 64 jeder Düsenschaufel 42 und
der radialen Innenfläche 78 des
inneren Endwandrings 46 und eine kleine Schweißnaht 96 zwischen
jeder Fläche 66 und
Fläche 74 des
anderen Endes 64 jeder Düsenschaufel 42 und
der radialen Außenfläche 84 des äußeren Endwandrings 48 gezogen
wird, wie durch die schattierten Bereiche 96 in 6 gezeigt.
Vorzugsweise werden die Schweißnähte 96 im
Wesentlichen zwischen den Flächen 66 und 74 der
Düsenschaufeln 42 zentriert.
Obgleich Schweißnähte 96 in
dieser speziellen Ausführungsform
verwendet werden, könnten auch
andere Mittel zum Befestigen der Düsenschaufeln 42 verwendet
werden. Außerdem
könnten
die Schweißnähte 96 erforderlichenfalls
oder gewünschtenfalls
auch an anderen Stellen gezogen werden.
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Als
nächstes
werden das eine Ende 64 jeder Düsenschaufel 42, das
sich aus der Öffnung 86 heraus
an der Innenfläche 78 des
inneren Endwandrings 46 vorbei erstreckt, und das andere
Ende 64 jeder Düsenschaufel 42,
das sich aus der Öffnung 86 heraus
an der Außenseite 84 des äußeren Endwandrings 48 vorbei
erstreckt, maschinell durch Drehen oder Hobeln in die Form eines
Positionierungszapfens 44 gearbeitet, wie in den 4(a–c), 6 und 9 gezeigt.
Der Abschnitt jedes Endes 64 der Düsenschaufel 42, das
gedreht wird (d. h. der Abschnitt auf jeder Seite des Positionierungszapfens 44),
ist im Wesentlichen bündig
mit der radialen Innenfläche 78 an
einem Ende 64 und ist außerdem im Wesentlichen bündig mit
der radialen Außenfläche 84 an
dem anderen Ende 64, wie in 6 gezeigt.
Die gegenüberliegenden
Seiten 74 jedes Positionierungszapfens 44 sind
im Wesentlichen bündig
mit den gegenüberliegenden
Flächen 66 jeder
Düsenschaufel 42.
Obgleich in dieser speziellen Ausführungsform die Düsenschaufeln 42 in
die Öffnungen 86 in
den inneren und äußeren Endwandringen 46 und 48 eingesetzt werden,
bevor die Positionierungszapfen 44 ausgebildet werden,
könnten
die Positionierungszapfen 44 erforderlichenfalls oder gewünschtenfalls
auch an den Enden 64 der Düsenschaufeln 42 ausgebildet werden,
bevor sie in die Öffnungen 86 eingesetzt werden.
Nachdem die Positionierungszapfen 44 ausgebildet sind und
die Düsenschaufeln 42 in
die inneren und die äußeren Endwandringe 46 und 48 eingesetzt
sind, ist die Strömungspfadunterbaugruppe 98 fertig.
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Dementsprechend
ist bei der vorliegenden Erfindung eine Tiefschweißung nicht
erforderlich, weil die Positionierungszapfen 44 in den
Nuten 54 – und
nicht die kleinen Schweißnähte 96 – den Druck von
der Fluidströmung
aufnehmen, wenn sich die Turbine 56 in Betrieb befindet.
Dadurch entfällt
die Notwendigkeit des arbeitsintensiven Tiefschweißverfahrens,
was die Kosten und den Zeitaufwand für die Herstellung der Zwischenwandbaugruppe 40 verringert.
Außerdem
entfällt
mit den Tiefschweißnähten auch
die Entstehung von Schweißnähten, welche
die Fluidströmung
ablenken können
und die Leistung der Turbine 56 beeinträchtigen können. Des Weiteren ist es weniger
wahrscheinlich, dass die Düsenschaufeln 42 wegbrechen,
wenn sich die Turbine 56 in Betrieb befindet, weil die
Positionierungszapfen 44 besser in der Lage sind, dem Druck
von der Fluidströmung
in der Turbine 56 zu widerstehen als die zum Stand der Technik
gehörenden
Tiefschweißnähte.
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Als
nächstes
werden die radiale Außenflächen 92 des
inneren Halterings 50 und die radiale Innenflächen 90 des äußeren Halterings 52 so
gedreht, dass sie an die Form der Strömungspfadunterbaugruppe 98,
einschließlich
der Form der Positionierungszapfen 44, angepasst sind,
wodurch die Umfangsnuten 54 entstehen.
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Nachdem
die Nuten 54 ausgebildet sind, wird die Strömungspfadbaugruppe 98 in
Hälften
geteilt, wie in den 7, 8, 10A und 10B gezeigt.
Die inneren und äußeren Halteringe 50 und 52 werden
im Wesentlichen flach in einer Axial-Radial-Ebene geteilt, während die
Strömungspfadunterbaugruppe 98,
welche die inneren und die äußeren Endwandringe 46 und 48 mit
den Düsenschaufeln 42 und
den Positionierungszapfen 44 umfasst, entlang einer Linie
in der Mitte zwischen benachbarten Düsenschaufeln 42 an
umfänglich
gegenüberliegenden Stellen
geteilt wird, wie in den 8, 10A und 10B gezeigt. Jede Hälfte der Strömungspfadunterbaugruppe 98(a) und 98(b) ist
umfänglich
relativ zu den inneren und äußeren Halteringen 50 und 52 so
versetzt, dass sich ein kleiner Teil der Strömungspfadunterbaugruppe 100(a)–100(d) umfänglich über die
Teilungslinie der inneren und äußeren Halteringe 50 und 52 hinaus
erstreckt und ein entsprechender Teil auf der anderen Seite der
Hälfte
der Zwischenwandbaugruppe 40 zurückgezogen ist. Bei der Anordnung
aus den Positionierungszapfen 44 und den Nuten 54 können die
inneren und äußeren Endwandringe 46 und 48 mit
den Schaufeln 42 entlang des Umfangs der Innenfläche des äußeren Halterings 52 und
der Außenfläche des
inneren Halterings 50 in den Nuten 54 bewegt werden.
Vorzugsweise sollte die umfängliche
Erweiterung der Strömungspfadunterbaugruppe,
die sich an der Teilung vorbei erstreckt, größer als 0,25 Inch sein, aber
weniger als ein Prozent des Umfangs der Strömungspfadunterbaugruppe, um
Montageschwierigkeiten zu minimieren. Aufgrund der Präzision der
Formen der Positionierungszapfen 44 und der Nuten 54 bilden
diese umfänglichen
Erweite rungen 100(a)–100(d) mit
den entsprechenden zurückgezogenen
Bereichen einen effektiven radialen Ausrichtungsmechanismus an der Teilung
der Zwischenwandbaugruppe, wenn sie mit der anderen Zwischenwandbaugruppenhälfte zusammengesetzt
wird. Wie in den 10A und 10B gezeigt,
sind rechteckige und kreisrunde Vorsprünge 120 und 122 dafür vorgesehen,
in Passöffnungen 124 und 126 zu
passen, um einen effektiven axialen Ausrichtungsmechanismus zu bilden. Obgleich
rechteckige und kreisrunde Vorsprünge 120 und 122 gezeigt
sind, können
die Vorsprünge 120 und 122 und
die Passöffnungen 124 und 126 erforderlichenfalls
oder gewünschtenfalls
auch andere Formen haben.
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Die
Hälften 50(a), 50(b), 52(a) und 52(b) werden
zusammengefügt,
wenn die Abschnitte 100(a)–100(d) eingesetzt
oder eingepasst werden. Da sich der Abschnitt der radialen Innenfläche 78 des inneren
Endwandrings 46, der sich heraus und an der Teilung vorbei
erstreckt, nach innen in Richtung der Mitte biegen kann, muss der
innere Endwandring 46 möglicherweise
an der radialen Innenfläche 78 so
zugerichtet oder angeschrägt
werden, dass er auf die aufnehmende innere umfängliche Nut 54 ausgerichtet
ist. Vorzugsweise erfolgt dieses Zurichten in einem Ausmaß von weniger
als 0,020 Inch.
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Nachdem
die Hälften 50(a), 50(b), 52(a) und 52(b) zusammengefügt wurden,
wird die Strömungspfadunterbaugruppe 98 mit
einer kleinen Dichtschweißnaht
an den inneren und äußeren Halteringen 50 und 52 an
den Oberflächen 84 und 78 an
der Vorderseite 99 und der Rückseite 100 der Zwischenwandbaugruppe 40 angeschweißt. Kleine
umfängliche
Dichtschweißnähte an der
radialen Schnittstelle zwischen den inneren und äußeren Endwandringen 46 und 48 und
den inneren und äußeren Halteringen 50 und 52 an
den stromaufwärtigen
und stromabwärtigen
Flächen
der Zwischenwandbaugruppe 40 fixieren die Taktung des Strömungspfades
relativ zu den Halteringen und machen Undichtigkeiten entlang des Strömungspfades
unmöglich.
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Obgleich
die Erfindung in Verbindung mit konkreten Ausführungsformen gezeigt wurde,
soll die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt sein.
Vielmehr erstreckt sich die Erfindung auch auf sämtliche Konstruktionen und
Modifikationen, die unter den Geltungsbereich der angehängten Ansprüche fallen.