EP1245792A1 - Gekühlter Mantelring für eine Turbine und Verfahren zur Herstellung eines Mantelrings - Google Patents
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- EP1245792A1 EP1245792A1 EP01108171A EP01108171A EP1245792A1 EP 1245792 A1 EP1245792 A1 EP 1245792A1 EP 01108171 A EP01108171 A EP 01108171A EP 01108171 A EP01108171 A EP 01108171A EP 1245792 A1 EP1245792 A1 EP 1245792A1
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Definitions
- the present invention relates to a guide ring for a Turbine, especially for a gas turbine, which has a housing with multiple rows of vanes and a rotor with has several rows of blades, being on the housing in the axial direction between two rows of guide vanes a guide ring is provided. It also concerns a procedure for the production of a guide ring.
- Such a guide ring is known from EP 0 709 550 A1.
- This guide ring is with a to the housing Baffle plate covered so that a cavity is created.
- the Cooling fluid is introduced on the housing side of the baffle plate, passes through holes in the baffle plate and hits then essentially perpendicular to the guide ring.
- At the A channel is provided from the front edge of the guide ring which the coolant can leak. There is no channel in this channel Connection between an inner wall and an outer wall the guide ring.
- a disadvantage of this known guide ring is that the inner wall and the other area of the guide ring comparatively must be made thick. Only through this thick one Training the required mechanical stability is achieved.
- the guide ring may, for example, occasionally occurring brushing of the tips of the rotor blades don't fail. Even cracking without one Touching must be avoided.
- the well-known guide ring and also its only partially provided inner wall are therefore formed thick, resulting in poor cooling efficiency leads.
- the object of the present invention is therefore a guide ring with improved cooling without deterioration of the to provide mechanical properties.
- this task is performed with a guide ring solved type in that the guide ring an outer wall facing the housing and one facing the rotor Has inner wall that have a cavity to each other spaced and with a number of support elements are interconnected.
- the outer wall, the inner wall and the support elements are advantageous integrally connected with each other.
- the Guide ring can then be made in one piece using a suitable one Core are poured. Manufacturing and assembly simplified, and assembly tolerances become complete locked out.
- the thickness is Outer wall is a multiple of the thickness of the inner wall and is special two to seven times as large.
- the exact thickness ratio depends on the respective boundary conditions.
- Number, shape and arrangement of the support elements are chosen such that the inner wall on the much thicker External wall is supported and thus the mechanical stability is guaranteed.
- the height of the cavity can be less than the thickness of the outer wall, but larger than the thickness of the inner wall. Since the Cavity essentially only for the distribution of the cooling medium serves the entire surface of the inner wall, its height can be reduced, so that overall a compact structure results in low material requirements.
- the support elements are advantageously designed as pins, the distance between the central axes of the pins is one and a half up to two and a half times the diameter of the Pens is. With this arrangement, there is sufficient Support and stability of the inner wall, while at the same time a large area of the inner wall is exposed to the cooling medium can be.
- the cavity extends over at least half the axial length of the guide ring, especially over at least 80 percent of the axial Length.
- the guide ring Only in the peripheral areas where the Guide ring in the axial direction with the rows of guide vanes is connected, there is a small area reduced Cooling. If the guide ring consists of several segments exists, which are arranged side by side in the circumferential direction are, is a similar in the peripheral region in the circumferential direction Construction as intended in the axial direction.
- the inner wall can face at least one from the cavity have recess running to the rotor. This recess is created during use in the bus process of a core with protrusions for support is provided on the inside of the mold. Through these projections can have a defined thickness of the inner wall as well as, if necessary the outer wall can be ensured. A possible shift of the core during casting, the influence on the Thicknesses of the inner wall and outer wall could be reliably avoided.
- the cavity via at least one feed is advantageous can be charged with a cooling medium. It can also at least a removal should be provided.
- the cooling medium can then be inserted directly into the cavity. A contribution it coolant into a space radially outside the outer wall and a passage through correspondingly provided recesses in the outer wall to act on the inner surface is then no longer necessary.
- the exhaustion itself can towards the housing or in the axial direction towards the front edge and / or rear edge of the guide ring for gap sealing respectively.
- the invention further relates to a method of manufacture a guide ring for a turbine, especially for manufacturing a guide ring described above. It will be first a core for forming the cavity of the guide ring placed in a mold, the mold closed and with filled with the material of the guide ring. After cooling the mold is opened and the guide ring together with the Core removed. The core is then removed, for example drained so that the cavity is released becomes. It will be a one-piece production of the guide ring enables so that the assembly is significantly simplified.
- the core is here with one or more projections Support on the mold to a defined thickness of the ensure the cavity-bounding walls of the guide ring.
- the support can be on one or both sides. Through the projections that lead to the inner wall, to the outer wall or facing both walls will be displacements of the core avoided during casting. Unwanted variations in the wall thickness are reliably prevented.
- Figure 1 shows a schematic longitudinal section through a gas turbine 10 with a housing 11 and a rotor 12. On the housing 11 are several rows of guide vanes 13 and on the rotor 12 several rows of blades 14 are provided.
- the turbine 10 is flowed through by hot gas according to arrow direction 15, that the rotor 12 in rotation according to arrow direction 17 by one Axis of rotation 16 offset.
- guide rings 18 are arranged on the housing. This Guide rings 18 are arranged on the left in FIG. 1 in particular Entry area of the gas turbine 10 cooled.
- FIG Figures 2 and 3 The construction of a guide ring 18 according to the invention is shown in FIG Figures 2 and 3 shown in more detail. He has a comparative thick outer wall 19 facing the housing 11 is. On the side facing the hot gas flow is one relatively thin inner wall 20 is provided. The two walls 19, 20 are spaced apart from one another via a cavity 21. To Support of the inner wall 20 are support elements in the form of Pins 22 provided. The attachment to the housing 11 is carried out by means of schematically represented hooks 23. The outer wall 19, the inner wall 20 and the pins 22 are made of one piece of material connected with each other.
- the guide ring 18 For sealing in the axial direction, the guide ring 18 is included Provide grooves 24 in the appropriate, not shown Crack plates can be used. There are further approaches 25 provided for the formation of press seals.
- the cavity 21 has a feed 37 and a drain 38 for a cooling medium, especially cooling air.
- the cooling medium enters through feed 37 as shown schematically into the cavity 21, flows around the pins 22 and cools the inner wall 20 and then passes through the outlet 38 again out. Since the thickness of the inner wall 20 is very small, lets achieve high cooling efficiency.
- the cavity 21 extends essentially over the entire available area of the guide ring 18. It is not provided only in edge areas of the guide ring 18. In the exemplary embodiment shown extends the cavity 21 over about 75 percent of the axial length of the Guide ring 18. It can thus the maximum possible range of the guide ring 18 are cooled.
- the thickness d 1 of the outer wall 19 is approximately 3 to 5 mm, the height of the h of the cavity 21 is between 1 and 2 mm.
- the thickness d 2 of the inner wall is approximately 0.7 to 1.2 mm.
- the diameter E of the pins is between 1 and 3 mm, the distance A between the central axes of the pins being about one and a half to two and a half times the diameter D. Since the inner wall 20 is connected to the outer wall 19 via the pins 22, their thickness d 2 can be significantly reduced. The required mechanical stability is ensured by the thickness d 1 of the outer wall 19 and the pins 22.
- the thickness d 1 of the outer wall 19 is a multiple of the thickness d 2 of the inner wall 20 and is in particular two to seven times as large. In the exemplary embodiment shown, the thickness d 1 of the outer wall 19 is approximately three times the thickness d 2 of the inner wall 20.
- the inner wall 20 is provided with a plurality of recesses 27, which extend from the cavity 21 towards the rotor 12. These recesses 27 are conical and leave behind in an inner surface exposed to the hot gas flow 26 of the inner wall 20 small holes. Since the inner surface 26 is provided with a coating 28 in many cases, these holes are closed and are not critical. The coating 28 increases heat resistance.
- the recesses 27 arise during the manufacture of the guide ring 18, which is shown schematically in Figure 4. It is a form 29 with an upper part 30 and a lower part 31 intended. The two parts 30, 31 are in the direction of the arrow 32 movable to each other.
- the shape division is schematic indicated by line 39.
- a core 33 which is introduced into the mold 29, is used to form the cavity 21.
- the core 33 has recesses 35 for producing the pins 22. It is further provided with a plurality of projections 36 for support on the mold 29. Such projections, which are indicated schematically by the broken line 40, can also be provided on the opposite side of the core 33.
- the projections 36, 40 hold the core together with schematically illustrated hooks 34 in a defined position in the form 29.
- a displacement of the core 33 in the direction of the arrow 32 which would lead to a change in the thicknesses d 1 , d 2 of the walls 19, 20 is reliably avoided. Defined thicknesses d 1 , d 2 can thus be specified for the outer wall 19 and the inner wall 20. Manufacturing tolerances are reduced to a minimum.
- the mold 29 is closed and with the material for forming the guide ring 18 filled. After cooling, the mold 29 is opened again, the cast guide ring 18 is removed together with the core 33 and then the core 33 removed. For example by leaching. The hook 34 then left openings form the feed 37 and discharge 38 for the cooling medium.
- Figures 5 and 6 show schematic plan views of two different embodiments of a core 33.
- the recesses 35 are vertical and horizontal Arranged rows.
- the distance A between each Recesses 35 is approximately twice as large as their diameter D.
- the recesses 35 are in contrast offset laterally and vertically to each other.
- the distance A is about one and a half times the diameter D.
- the diameter of the pins 22 is therefore also reduced.
- the distance A is therefore reduced so that the Pins 22 are packed more densely overall.
- the diameter D, the distance A and the arrangement of the pins 22 respectively Recesses 35 is determined depending on the individual case.
- the guide ring according to the invention enables the inner wall 20 to be supported on the outer wall 19.
- the thickness d 2 of the inner wall 20 can therefore be significantly reduced, so that the cooling efficiency increases. Because of this support, the desired mechanical properties are reliably ensured despite the reduction in the thickness d 2 of the inner wall 20.
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Abstract
Es wird ein Mantelring für eine Gasturbine beschrieben. Am Gehäuse (11) der Turbine ist in Axialrichtung zwischen je zwei Reihen von Leitschaufeln (13) ein Mantelring (18) vorgesehen. Erfindungsgemäß weist der Mantelring (18) eine dem Gehäuse (11) zugewandte Außenwand (19) und eine dem Rotor (12) zugewandte Innenwand (20) auf, die über einen Hohlraum (21) zueinander beabstandet und mit einer Anzahl von Stiften (22) miteinander verbunden sind. Durch diese Konstruktion kann die Dicke (d2) der Innenwand (20) wesentlich verringert und hierdurch die Kühlwirkung verbessert werden, ohne daß die Stabilität des Mantelrings (18) verringert wird. Des weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines Mantelrings (18) mit Wänden (19,20) und einem dazwischenliegenden Hohlraum (21) beschrieben. <IMAGE>
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Führungsring für eine
Turbine, insbesondere für eine Gasturbine, die ein Gehäuse
mit mehreren Reihen von Leitschaufeln und einen Rotor mit
mehreren Reihen von Laufschaufeln aufweist, wobei am Gehäuse
in Axialrichtung zwischen je zwei Reihen von Leitschaufeln
ein Führungsring vorgesehen ist. Sie betrifft weiter ein Verfahren
zur Herstellung eines Führungsrings.
Ein derartiger Führungsring ist aus der EP 0 709 550 A1 bekannt.
Zum Gehäuse hin ist dieser Führungsring mit einer
Prallplatte überdeckt, so daß ein Hohlraum entsteht. Das
Kühlfluid wird gehäuseseitig der Prallplatte eingeleitet,
tritt durch Löcher in der Prallplatte hindurch und trifft
dann im wesentlich senkrecht auf den Führungsring. An der
Vorderkante des Führungsrings ist ein Kanal vorgesehen, aus
dem das Kühlmedium austreten kann. In diesem Kanal liegt keine
Verbindung zwischen einer Innenwand und einer Außenwand
des Führungsrings vor.
Nachteilig bei diesem bekannten Führungsring ist, daß die Innenwand
und der weitere Bereich des Führungsrings vergleichsweise
dick ausgeführt werden müssen. Nur durch diese dicke
Ausbildung wird die erforderliche mechanische Stabilität erreicht.
Der Führungsring darf beispielsweise bei einem gelegentlich
auftretenden Anstreifen der Spitzen der Laufschaufeln
nicht versagen. Auch eine Rißbildung ohne ein derartiges
Anstreifen muß vermieden werden. Der bekannte Führungsring
und auch dessen nur partiell vorgesehene Innenwand sind daher
dick ausgebildet, was zu einer schlechten Kühleffizienz
führt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Führungsring
mit verbesserter Kühlung ohne Verschlechterung der
mechanischen Eigenschaften bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Führungsring der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Führungsring
eine dem Gehäuse zugewandte Außenwand und eine dem Rotor zugewandte
Innenwand aufweist, die über einen Hohlraum zueinander
beabstandet und mit einer Anzahl von Abstützelementen
miteinander verbunden sind.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Konstruktion mit einer Innenwand,
die über einen Hohlraum zu einer Außenwand beabstandet
ist und sich mittels Abstützelementen an dieser Außenwand
abstützt ermöglicht die Verwendung einer dünnen Innenwand. Es
wird daher eine hohe Kühleffizienz erreicht. Die erforderliche
mechanische Stabilität der dünnen Innenwand wird durch
die Abstützung mittels der Abstützelemente an der Außenwand
gewährleistet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Vorteilhaft sind die Außenwand, die Innenwand und die Abstützelemente
materialeinstückig miteinander verbunden. Der
Führungsring kann dann einstückig unter Verwendung eines geeigneten
Kerns gegossen werden. Herstellung und Montage werden
vereinfacht, und Montagetoleranzen werden vollständig
ausgeschlossen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung beträgt die Dicke der
Außenwand ein Vielfaches der Dicke der Innenwand und ist insbesondere
zwei- bis siebenmal so groß. Das genaue Dickenverhältnis
hängt von den jeweiligen Randbedingungen ab. Die Dicke
der Innenwand kann erfindungsgemäß wesentlich verringert
werden. Anzahl, Form und Anordnung der Abstützelemente werden
derart gewählt, daß die Innenwand an der deutlich dickeren
Außenwand abgestützt wird und somit die mechanische Stabilität
gewährleistet ist.
Die Höhe des Hohlraums kann kleiner als die Dicke der Außenwand,
aber größer als die Dicke der Innenwand sein. Da der
Hohlraum im wesentlichen nur zur Verteilung des Kühlmediums
über die gesamte Fläche der Innenwand dient, kann dessen Höhe
reduziert werden, so daß sich insgesamt ein kompakter Aufbau
bei geringem Materialbedarf ergibt.
Vorteilhaft sind die Abstützelemente als Stifte ausgebildet,
wobei der Abstand zwischen Mittelachsen der Stifte eineinhalb-
bis zweieinhalbmal so groß wie der Durchmesser der
Stifte ist. Bei dieser Anordnung ergibt sich eine ausreichende
Abstützung und Stabilität der Innenwand, wobei gleichzeitig
eine große Fläche der Innenwand vom Kühlmedium beaufschlagt
werden kann.
In vorteilhafter Weiterbildung erstreckt sich der Hohlraum
über mindestens die Hälfte der axialen Länge des Führungsrings,
insbesondere über mindestens 80 Prozent der axialen
Länge. Somit kann fast die gesamte Fläche des Führungsrings
gekühlt werden. Lediglich in den Randbereichen, in denen der
Führungsring in Axialrichtung mit den Reihen von Leitschaufeln
verbunden ist, ergibt sich ein kleiner Bereich verringerter
Kühlung. Falls der Führungsring aus mehreren Segmenten
besteht, die in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet
sind, ist im Randbereich in Umfangsrichtung eine ähnliche
Konstruktion wie in Axialrichtung vorgesehen.
Die Innenwand kann mindestens eine vom Hohlraum in Richtung
zum Rotor verlaufende Ausnehmung aufweisen. Diese Ausnehmung
entsteht bei der Herstellung im Busverfahren durch die Verwendung
eines Kerns, der mit Vorsprüngen zur Abstützung an
der Innenseite der Form versehen ist. Durch diese Vorsprünge
kann eine definierte Dicke der Innenwand sowie gegebenenfalls
der Außenwand sichergestellt werden. Eine eventuelle Verschiebung
des Kerns während des Gießens, die Einfluß auf die
Dicken von Innenwand und Außenwand haben könnte, wird somit
zuverlässig vermieden.
Vorteilhaft ist der Hohlraum über mindestens eine Zuführung
mit einem Kühlmedium beaufschlagbar. Es kann ebenfalls mindestens
eine Abführung vorgesehen werden. Das Kühlmedium kann
dann direkt in den Hohlraum eingeführt werden. Ein Einbringend
es Kühlmittels in einen Raum radial außerhalb der Außenwand
und ein Durchtreten durch entsprechend vorgesehene Ausnehmungen
in der Außenwand zur Beaufschlagung der Innenfläche
ist dann nicht mehr erforderlich. Die Abführung selbst kann
in Richtung zum Gehäuse oder in Axialrichtung zur Vorderkante
und/oder Hinterkante des Führungsrings zur Spaltabdichtung
erfolgen.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung
eines Führungsrings für eine Turbine, insbesondere zur Herstellung
eines oben beschriebenen Führungsrings. Es wird zunächst
ein Kern zur Ausbildung des Hohlraums des Führungsrings
in eine Form eingebracht, die Form verschlossen und mit
dem Material des Führungsrings gefüllt. Nach dem Abkühlen
wird die Form geöffnet und der Führungsring zusammen mit dem
Kern entnommen. Anschließend wird der Kern entfernt, beispielsweise
ausgelaugt, so daß der Hohlraum freigegebene
wird. Es wird eine einstückige Herstellung des Führungsrings
ermöglicht, so daß die Montage wesentlich vereinfacht wird.
Der Kern ist hierbei mit einem oder mehreren Vorsprüngen zur
Abstützung an der Form versehen, um eine definierte Dicke der
den Hohlraum begrenzenden Wände des Führungsrings sicherzustellen.
Die Abstützung kann einseitig oder beidseitig erfolgen.
Durch die Vorsprünge, die zur Innenwand, zur Außenwand
oder zu beiden Wänden gerichtet sind, werden Verschiebungen
des Kerns während des Gießens vermieden. Unerwünschte Variationen
in der Wanddicke werden zuverlässig unterbunden.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert, die in schematischer Weise in der
Zeichnung dargestellt sind. Für gleiche und funktionsidentische
Bauteile werden durchgehend dieselben Bezugszeichen verwendet.
Dabei zeigt:
Figur 1 zeigt ein schematischen Längsschnitt durch eine Gasturbine
10 mit einem Gehäuse 11 und einem Rotor 12. Am Gehäuse
11 sind mehrere Reihen von Leitschaufeln 13 und am Rotor
12 mehrere Reihen von Laufschaufeln 14 vorgesehen. Die Turbine
10 wird gemäß Pfeilrichtung 15 von Heißgas durchströmt,
das den Rotor 12 in Drehung gemäß Pfeilrichtung 17 um eine
Drehachse 16 versetzt. Zwischen je zwei Reihen von Leitschaufeln
13 sind am Gehäuse Führungsringe 18 angeordnet. Diese
Führungsringe 18 werden insbesondere im Figur 1 links angeordneten
Eintrittsbereich der Gasturbine 10 gekühlt.
Der Aufbau eines erfindungsgemäßen Führungsrings 18 ist in
den Figuren 2 und 3 näher dargestellt. Er weist eine vergleichsweise
dicke Außenwand 19 auf, die dem Gehäuse 11 zugewandt
ist. An der dem Heißgasstrom zugewandten Seite ist eine
relativ dünne Innenwand 20 vorgesehen. Die beiden Wände 19,
20 sind über einen Hohlraum 21 zueinander beabstandet. Zur
Abstützung der Innenwand 20 sind Abstützelemente in Form von
Stiften 22 vorgesehen. Die Befestigung am Gehäuse 11 erfolgt
mittels schematisch dargestellter Haken 23. Die Außenwand 19,
die Innenwand 20 und die Stifte 22 sind materialeinstückig
miteinander verbunden.
Zur Abdichtung in Axialrichtung ist der Führungsring 18 mit
Nuten 24 versehen, in die geeignete, nicht näher dargestellte
Rissebleche eingesetzt werden können. Es sind weiter Ansätze
25 zur Ausbildung von Quetschdichtungen vorgesehen.
Der Hohlraum 21 weist eine Zuführung 37 und eine Abführung 38
für ein Kühlmedium, insbesondere Kühlluft auf. Das Kühlmedium
tritt wie schematisch dargestellt durch die Zuführung 37 in
den Hohlraum 21 ein, umströmt die Stifte 22 und kühlt die Innenwand-
20 und tritt anschließend durch die Abführung 38 wie-der
aus. Da die Dicke der Innenwand 20 sehr gering ist, läßt
sich eine hohe Kühleffizienz erreichen.
Der Hohlraum 21 erstreckt sich im wesentlichen über den gesamten
zur Verfügung stehenden Bereich des Führungsrings 18.
Er ist nur in Randbereichen des Führungsrings 18 nicht vorgesehen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich
der Hohlraum 21 über etwa 75 Prozent der axialen Läge des
Führungsrings 18. Es kann somit der maximal mögliche Bereich
des Führungsrings 18 gekühlt werden.
Die Dicke d1 der Außenwand 19 beträgt etwa 3 bis 5 mm, die
Höhe des h des Hohlraums 21 liegt zwischen 1 und 2 mm. Die
Dicke d2 der Innenwand beträgt etwa 0,7 bis 1,2 mm. Der
Durchmesser E der Stifte liegt zwischen 1 und 3 mm, wobei der
Abstand A zwischen Mittelachsen der Stifte etwa eineinhalbbis
zweieinhalbmal so groß ist wie der Durchmesser D. Da die
Innenwand 20 über die Stifte 22 mit der Außenwand 19 verbunden
ist, kann ihre Dicke d2 wesentlich verringert werden. Die
erforderliche mechanische Stabilität wird durch die Dicke d1
der Außenwand 19 und die Stifte 22 gewährleistet. Die Dicke
d1 der Außenwand 19 beträgt ein Vielfaches der Dicke d2 der
Innenwand 20 und ist insbesondere zwei- bis siebenmal so
groß. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Dicke d1
der Außenwand 19 etwa dreimal so groß wie die Dicke d2 der
Innenwand 20.
Die Innenwand 20 ist mit mehreren Ausnehmungen 27 versehen,
die sich vom Hohlraum 21 in Richtung zum Rotor 12 hin erstrecken.
Diese Ausnehmungen 27 sind konisch ausgebildet und hinterlassen
in einer vom Heißgasstrom beaufschlagten Innenfläche
26 der Innenwand 20 kleine Löcher. Da die Innenfläche 26
in vielen Fällen mit einer Beschichtung 28 versehen wird,
werden diese Löcher verschlossen und sind unkritisch. Die Beschichtung
28 erhöht die Wärmebeständigkeit.
Die Ausnehmungen 27 entstehen bei der Herstellung des Führungsrings
18, die schematisch in Figur 4 dargestellt ist. Es
ist eine Form 29 mit einem Oberteil 30 und einem Unterteil 31
vorgesehen. Die beiden Teile 30, 31 sind gemäß Pfeilrichtung
32 zueinander beweglich. Die Formteilung ist schematisch
durch die Linie 39 angegeben.
Zur Ausbildung des Hohlraums 21 dient ein Kern 33, der in die
Form 29 eingebracht wird. Der Kern 33 weist Ausnehmungen 35
zur Herstellung der stifte 22 auf. Er ist weiter mit einer
Vielzahl von Vorsprüngen 36 zur Abstützung an der Form 29
versehen. Auch an der gegenüberliegenden Seite des Kerns 33
können derartige Vorsprünge vorgesehen werden, die schematisch
durch die Strichlinie 40 angedeutet sind. Die Vorsprünge
36, 40 halten den Kern zusammen mit schematisch dargestellten
Haken 34 in einer definierten Position in der Form
29. Eine Verschiebung des Kerns 33 in Pfeilrichtung 32, die
zu einer Änderung der Dicken d1, d2 der Wände 19, 20 führen
würde, wird zuverlässig vermieden. Es können somit definierte
Dicken d1, d2 für die Außenwand 19 und die Innenwand 20 vorgegeben
werden. Fertigungstoleranzen werden auf ein Minimum
reduziert.
Nach dem Einbringen des Kerns 33 wird die Form 29 verschlossen
und mit dem Material zur Ausbildung des Führungsrings 18
gefüllt. Nach dem Abkühlen wird die Form 29 wieder geöffnet,
der gegossene Führungsring 18 zusammen mit dem Kern 33 entnommen
und anschließend der Kern 33 entfernt. Dies kann beispielsweise
durch Ablaugen erfolgen. Die von den Haken 34
hinterlassenen Öffnungen bilden dann die Zuführung 37 und Abführung
38 für das Kühlmedium.
Die Figuren 5 und 6 zeigen schematische Draufsichten auf zwei
unterschiedliche Ausführungsbeispiele eines Kern 33. In Figur
5 sind die Ausnehmungen 35 in vertikal und horizontal verlaufenden
Reihen angeordnet. Der Abstand A zwischen den einzelnen
Ausnehmungen 35 ist etwa doppelt so groß wie deren Durchmesser
D. In Figur 6 sind die Ausnehmungen 35 demgegenüber
seitlich und vertikal zueinander versetzt. Der Abstand A ist
etwa eineinhalbmal so groß wie der Durchmesser D.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 werden Ausnehmungen 35
mit einem geringeren Durchmesser D als in Figur 5 verwendet.
Es verringert sich daher auch der Durchmesser der Stifte 22.
Um die erforderliche Abstützung der Innenwand 20 zu gewährleisten,
wird daher der Abstand A verringert, so daß die
Stifte 22 insgesamt dichter gepackt sind. Der Durchmesser D,
der Abstand A und die Anordnung der Stifte 22 beziehungsweise
Ausnehmungen 35 wird in Abhängigkeit vom Einzelfall festgelegt.
Es können selbstverständlich auch andere Querschnittsformen
zum Einsatz kommen, beispielsweise ovale oder polygonale
Stifte 22 oder Ausnehmungen 35. Falls ein gezieltes Strömen
des Kühlmittels durch den Hohlraum 21 vorgesehen ist, können
die Ausnehmungen 35 auch in Form von Langlöchern ausgebildet
werden, die entsprechend dann zur Ausbildung von Wänden zwischen
der Innenwand 19 und der Außenwand 20 führen.
Der erfindungsgemäße Führungsring ermöglicht eine Abstützung
der Innenwand 20 an der Außenwand 19. Die Dicke d2 der Innenwand
20 kann daher wesentlich verringert werden, so daß die
Kühleffizienz steigt. Auf Grund dieser Abstützung werden
trotz der Verringerung der Dicke d2 der Innenwand 20 die gewünschten
mechanischen Eigenschaften zuverlässig gewährleistet.
Claims (12)
- Führungsring (18) für eine Turbine, insbesondere für eine Gas-turbine (10), die ein Gehäuse (11) mit mehreren Reihen von Leitschaufeln (13) und einen Rotor (12) mit mehreren Reihen von Laufschaufeln (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser eine dem Gehäuse (11) zugewandte Außenwand (19) und eine dem Rotor (12) zugewandte Innenwand (20) aufweist, die über einen Hohlraum (21) zueinander beabstandet und mit einer Anzahl von Abstützelementen (22) miteinander verbunden sind.
- Führungsring (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand (19), die Innenwand (20) und die Abstützelemente (22) materialeinstückig miteinander verbunden sind.
- Führungsring (18) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (d1) der Außenwand (19) ein Vielfaches der Dicke (d2) der Innenwand (20) beträgt, insbesondere zwei- bis siebenmal so groß ist.
- Führungsring (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (h) des Hohlraums (21) kleiner ist als die Dicke (d1) der Außenwand (19), aber größer als die Dicke (d2) der Innenwand (20).
- Führungsring (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d adurch gekennzeichnet, daß die Abstützelemente als Stifte (22) ausgebildet sind und der Abstand (A) zwischen Mittelachsen der Stifte (22) eineinhalb bis zweieinhalbmal so groß ist wie der Durchmesser (D) der Stifte (22).
- Führungsring (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d adurch gekennzeichnet, daß sich der Hohlraum (21) über mindestens die Hälfte der axialen Länge des Führungsrings (18) erstreckt, insbesondere über mindestens 75% der axialen Länge.
- Führungsring (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (20) mindestens eine vom Hohlraum (21) in Richtung zum Rotor (12) verlaufende Ausnehmung (27) aufweist.
- Führungsring (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (21) über mindestens eine Zuführung (37) mit einem Kühlmedium beaufschlagbar ist.
- Führungsring (18) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (21) mit mindestens einer Abführung (38) für das Kühlmedium versehen ist.
- Verfahren zur Herstellung eines Führungsrings (18) für eine Turbine (10), insbesondere zur Herstellung eines Führungsrings gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Kern (33) zur Ausbildung eines Hohlraums (21) des Führungsrings (18) in eine Form (29) eingebracht, die Form (29) verschlossen und mit dem Material zur Ausbildung des Führungsrings (18) gefüllt wird, daß nach dem Abkühlen die Form (29) geöffnet, der Führungsring (18) zusammen mit dem Kern (33) entnommen wird und daß anschließend der Kern (33) entfernt wird, so daß der Hohlraum (21) freigegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (33) mit einem oder mehreren Vorsprüngen (36; 40) zur Abstützung an der Form (29) versehen ist, um eine definierte Dicke (d1, d2) der den Hohlraum (21) begrenzenden Wände (19, 20) des Führungsrings (18) sicherzustellen.
- Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (33) einseitig oder beidseitig in der Form (29) abgestützt wird.
- Gasturbine (10) mit einem Führungsring (18) nachdem der Ansprüche 1 bis 9.
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