EP1045115A1

EP1045115A1 - Hitzeschild für eine Gasturbine

Info

Publication number: EP1045115A1
Application number: EP99810297A
Authority: EP
Inventors: Christoph Nagler; Christof Pfeiffer; Ulrich Wellenkamp
Original assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; ABB AB
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2000-10-18

Abstract

Bei einem Hitzeschild (10) für eine Gasturbine, welcher Hitzeschild (10) als koaxial um die Turbinenachse umlaufender Ring ausgebildet ist und sich aus einer Mehrzahl von einzelnen, in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Hitzeschildsegmenten (14) zusammensetzt, welche über Befestigungsmittel (11, 12, 13) lösbar mit dem Gehäuse der Gasturbine verbunden sind, und wobei Sicherungsmittel (17, 18) vorgesehen sind, welche die Hitzeschildsegmente (14) jeweils gegen eine Verschiebung bzw. Verdrehung in Umfangsrichtung sichern, wird eine einfache und funktionssichere Verdrehsicherung dadurch erreicht, dass die Sicherungsmittel wenigstens ein am Hitzeschildsegment (14) fest angebrachtes, vom Hitzeschildsegment (14) abstehendes Sicherungselement (18) umfassen, welches mit einer entsprechenden Ausnehmung (17) an den Befestigungsmitteln (11, 12, 13) in Eingriff steht. <IMAGE>

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Technik der Gasturbinen. Sie betrifft einen Hitzeschild für eine Gasturbine, welcher Hitzeschild als koaxial um die Turbinenachse umlaufender Ring ausgebildet ist und sich aus einer Mehrzahl von einzelnen, in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Hitzeschildsegmenten zusammensetzt, welche über Befestigungsmittel lösbar mit dem Gehäuse der Gasturbine verbunden sind, und wobei Sicherungsmittel vorgesehen sind, welche die Hitzeschildsegmente jeweils gegen eine Verschiebung bzw. Verdrehung in Umfangsrichtung sichern.

Ein solcher Hitzeschild ist z.B. aus der Druckschrift US-A-3,864,056 bekannt.

STAND DER TECHNIK

Leitschaufeln und Hitzeschildsegmente müssen in Gasturbinen so befestigt sein, dass sie sowohl in axialer Richtung, d.h. in Richtung der Turbinenachse, als auch in Umfangsrichtung fixiert sind. Die axiale Fixierung erfolgt üblicherweise mittels eines Anschlages. Für die Fixierung bzw. Sicherung in Umfangsrichtung werden - wie dies in Fig. 3 der eingangs genannten Druckschrift gezeigt wird - in radialer Richtung verschiebbar gelagerte, mit einer Feder vorgespannten Stifte oder Bolzen verwendet, die von aussen in eine entsprechende Oeffnung in den Hitzeschildsegmenten eingreifen und eine Verdrehen der Segmente in Umfangsrichtung verhindern.

Nachteilig ist bei einer solchen Art der Sicherung, dass nicht nur eine Mehrzahl von zusätzlichen Teilen (Stifte bzw. Bolzen, Federn etc.) erforderlich sind, sondern dass auch die Montage einen erheblichen zusätzlichen Aufwand erfordert. Darüber hinaus ist die Funktionssicherheit durch den Einsatz der beweglichen Teile deutlich verringert.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Hitzeschild für eine Gasturbine zu schaffen, dessen Segmente auf einfache und sichere Weise gegen ein Verdrehen in Umfangsrichtung gesichert sind.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, die ohnehin vorhandenen Teile (Befestigungsmittel und Hitzeschildsegmente) so zu modifizieren, dass sie ohne komplizierte zusätzliche Hilfsmittel nach Art einer Verdrehsicherung miteinander in Eingriff stehen. Das Sicherungselement kann dabei beispielsweise ein in das Hitzeschildsegment eingelassener oder eingeschraubter Bolzen oder Stift sein.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Hitzeschildes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel einen ringförmigen Träger umfassen, welcher den Hitzeschild konzentrisch umschliesst, und an welchem die Hitzeschildsegmente mittels seitlich angeordneter Klammern befestigt sind, und dass das Sicherungselement als radial nach aussen abstehende, am Hitzeschildsegment angeformte Nase ausgebildet ist, welche in die am Träger vorgesehene Ausnehmung eingreift. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, dass keinerlei zusätzliche Teile benötigt werden, sondern dass lediglich Träger und Segmente in ihrer Ausformung verändert werden müssen.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Träger und die Hitzeschildsegmente in axialer Richtung ungefähr dieselbe Breite aufweisen, dass die Nase am Rand des Hitzeschildsegmentes angeordnet ist, und dass die zugehörige Ausnehmung als radiale Nut am Rand des Trägers ausgebildet ist. Dies hat den besonderen Vorteil dass die randseitigen Nuten am Träger auf besonders einfache Weise am Träger angebracht werden können, und dass der zentrale Raum zwischen den Hitzeschildsegmenten und dem Träger ohne Einschränkungen zu Kühlungszwecken zur Verfügung steht.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1: in einem Schnitt quer zur Umfangsrichtung (Schnittebene B - B in Fig. 2) ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Hitzeschildes nach der Erfindung mit einer angeformten, nasenförmigen Verdrehsicherung; und
Fig. 2: die Anordnung aus Fig. 1 in einem Längsschnitt (in der Schnittebene A -A in Fig. 1).

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung geht aus von einer Gasturbinenkonfiguration, wie sie vergleichbar in der US-A-3,864,056 dargestellt ist. Im Heissgasbereich sind dabei die Laufschaufeln des Rotors jeweils von einem ringförmigen Hitzeschild umgeben, das aus einer Mehrzahl von ringsegmentförmigen Hitzeschildsegmenten gebildet wird. Die Hitzeschildsegmente sind mit geeigneten Befestigungsmitteln am (inneren) Gehäuse der Gasturbine befestigt. Gemäss Fig. 1 der vorliegenden Anmeldung, die in einem Schnitt quer zur Umfangsrichtung (Schnittebene B - B in Fig. 2) ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Hitzeschildes nach der Erfindung zeigt, ist jedes Hitzeschildsegment 14 mittels zweier Klammern 12 und 13 an einem ringförmigen Träger 11 befestigt, der die Hitzeschildsegmente 14 konzentrisch umgibt. Die Klammern 12 und 13 greifen dabei mit hakenförmig nach innen orientierten Enden in entsprechende Nuten 15 und 16 ein, die an den Längsseiten der Hitzeschildsegmente 14 angeordnet sind. Die Hitzeschildsegmente 14 sind durch Klammern 12, 13 gegen eine axiale Verschiebung gesichert.

Zur Sicherung gegen eine Verdrehen in Umfangsrichtung ist auf der Oberseite bzw. Aussenseite jedes Hitzeschildsegmentes 14 eine radial nach aussen abstehende Nase 18 angeformt, mit welcher das Segment in eine entsprechende Ausnehmung 17 am Träger 11 eingreift. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Nase 18 am rechten Rand des Hitzeschildsegmentes 14 angeformt. Da Hitzeschildsegment 14 und Träger in etwa die gleiche Breite haben, ist die zugehörige Ausnehmung 17 entsprechend am rechten Rand des Trägers 11 plaziert. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Ausnehmung 17 auf einfache Weise als sich in radialer Richtung erstreckende Nut in die rechte Aussenseite des Trägers 11 einzubringen, wie dies aus Fig. 2 zu entnehmen ist. Anstelle von der oder zusätzlich zur (rechten) Nase 18 kann auf der gegenüberliegenden (linken) Seite eine Nase vorgesehen werden. Weitere (zusätzliche) Nasen mit entsprechenden Ausnehmungen am Träger 11 sind ebenfalls denkbar. Darüber hinaus ist es denkbar, die Nase 18 nicht - wie in Fig. 2 gezeigt - in der auf die Umfangsrichtung bezogenen Mitte des Hitzeschildsegmentes 14 anzuordnen, sondern an einer beliebigen anderen Stelle des Segmentes. Schliesslich ist es auch denkbar, die Nase seitlich abstehend auszubilden, und eine zugehörige Ausnehmung in einer der Klammern 12, 13 vorzusehen.

Die seitliche Anordnung der Verdrehsicherung 17, 18 hat insbesondere dann einen Vorteil, wenn der Hohlraum 19 zwischen dem Hitzeschildsegment 14 und dem Träger 11 zur Kühlung des Hitzeschildsegmentes 14 mit Kühlluft verwendet wird. Der Hohlraum 19 steht auf diese Weise ohne Einschränkungen und Behinderungen für die Kühlung zur Verfügung.

Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung ein Hitzeschild für eine Gasturbine, bei welchem mit geringfügigen Veränderungen an den ohnehin vorhandenen Teilen eine einfach herzustellende und zu montierende sowie funktionssichere Verdrehsicherung für die Hitzeschildsegmente verwirklicht ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

10: Hitzeschild
11: Träger (ringförmig)
12,13: Klammer
14: Hitzeschildsegment
15,16: Nut (Hitzeschildsegment)
17: Nut (Träger)
18: Nase
19: Hohlraum

Claims

Hitzeschild (10) für eine Gasturbine, welcher Hitzeschild (10) als koaxial um die Turbinenachse umlaufender Ring ausgebildet ist und sich aus einer Mehrzahl von einzelnen, in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Hitzeschildsegmenten (14) zusammensetzt, welche über Befestigungsmittel (11, 12, 13) lösbar mit dem Gehäuse der Gasturbine verbunden sind, und wobei Sicherungsmittel (17, 18) vorgesehen sind, welche die Hitzeschildsegmente (14) jeweils gegen eine Verschiebung bzw. Verdrehung in Umfangsrichtung sichern, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsmittel wenigstens ein am Hitzeschildsegment (14) fest angebrachtes, vom Hitzeschildsegment (14) abstehendes Sicherungselement (18) umfassen, welches mit einer entsprechenden Ausnehmung (17) an den Befestigungsmitteln (11, 12, 13) in Eingriff steht.
Hitzeschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel einen ringförmigen Träger (11) umfassen, welcher den Hitzeschild (10) konzentrisch umschliesst, und an welchem die Hitzeschildsegmente (14) mittels seitlich angeordneter Klammern (12, 13) befestigt sind, und dass das Sicherungselement als radial nach aussen abstehende, am Hitzeschildsegment (14) angeformte Nase (18) ausgebildet ist, welche in die am Träger (11) vorgesehene Ausnehmung (17) eingreift.
Hitzeschild nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (11) und die Hitzeschildsegmente (14) in axialer Richtung ungefähr dieselbe Breite aufweisen, dass die Nase (18) am Rand des Hitzeschildsegmentes (14) angeordnet ist, und dass die zugehörige Ausnehmung als radiale Nut am Rand des Trägers (11) ausgebildet ist.