EP1305504A1 - Aufhängung - Google Patents

Aufhängung

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EP1305504A1
EP1305504A1 EP01962582A EP01962582A EP1305504A1 EP 1305504 A1 EP1305504 A1 EP 1305504A1 EP 01962582 A EP01962582 A EP 01962582A EP 01962582 A EP01962582 A EP 01962582A EP 1305504 A1 EP1305504 A1 EP 1305504A1
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EP
European Patent Office
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sliding
guide
angle
secondary structure
sliding guide
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EP01962582A
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English (en)
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EP1305504B1 (de
Inventor
Klemens Hain
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/246—Fastening of diaphragms or stator-rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/60—Assembly methods
    • F05D2230/64—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins
    • F05D2230/642—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins using maintaining alignment while permitting differential dilatation

Definitions

  • the invention relates to the suspension of an annular secondary structure on a primary structure, in particular a stator structure subjected to hot gas on a housing structure of a gas turbine, in the form of a so-called spoke centering, according to the preamble of claim 1.
  • Spoke centers are used to hang ring-shaped secondary structures centrally on mostly ring-shaped or tubular primary structures. Radial relative movements of the structures with respect to one another should largely be possible without constraining forces and deformations, while maintaining the concentricity. The principle is particularly useful when very different thermal expansions of two concentric structures have to be compensated for. If the secondary structure is relatively elastic, i.e. is not dimensionally stable, it should be stabilized and stiffened as much as possible via the suspension.
  • a turbomachine with a rotor and stator which has at least one specially designed guide vane ring.
  • the latter is designed as a self-supporting component with reinforcement on the inner shroud and with a segmented, outer shroud.
  • the guide vane ring is positioned via a spoke centering with at least three "spokes" in the housing of the turbomachine.
  • the sliding guides of the spoke centering have bearing journals in bearing bushes, the linear direction of movement running radially in each slide guide, based on the guide vane ring and housing.
  • the object of the invention is to find a suspension for a ring-shaped secondary structure on a primary structure in the manner of a spoke centering with at least three differently oriented sliding guides, which prevents or largely reduces constraining forces and deformations as well as wear and tear and which stiffeners flexible secondary structures regardless of whether the number of sliding guides is even or odd.
  • each sliding guide is inclined by an angle ⁇ to the radial direction of the structures, so that the relative movement receives a radial and a tangential component.
  • guide clamps with all of their disadvantages are avoided with a high degree of certainty.
  • rotationally symmetrical expansion or contraction of the secondary structure this also makes a small relative rotation to the primary structure due to kinematics, which is tolerable in most cases.
  • non-homogeneous locally different expansion or contraction of the secondary structure, it is elastically deformed to a certain extent, in deviation from the circular ring shape.
  • the resulting the sliding guide forces are much smaller than when clamping a conventional radial spoke centering.
  • the shape deviations will also be kept within tolerable limits.
  • the shape stability increasing effect of the invention can lead to the fact that the secondary structure can be made more elastic and lighter than with a conventional spoke centering.
  • FIG. 1 shows a cross-section through a suspension with 8 sliding guides, showing two different, rotationally symmetrical expansion states of the secondary structure
  • FIG. 2 shows a partial cross section through the suspension according to FIG. 1 with an asymmetrical stretching state of the secondary structure
  • FIG. 3 shows a sliding guide with rigid sliding block and groove
  • FIG. 4 shows a sliding guide with pivotable sliding block and groove
  • FIG. 5 shows a sliding guide with pin and bush.
  • the representations according to FIGS. 1 and 2 are largely schematic in order to reproduce the invention as simply and understandably as possible.
  • the suspension 1 in the form of a so-called spoke centering comprises eight sliding guides 10 which are evenly distributed over the circumference and whose angular spacing is therefore 45 ° in each case.
  • the structures coupled by means of the suspension 1, primary structure 2 and secondary structure 6, are specifically only indicated as hatched fragments in the upper area of FIG. 1.
  • a closed polygon with rigid chords S 1 to S8 and with joints between the chords in the slide guides 10 is considered here.
  • the eight radial straight lines starting from the center of the structure and each offset by 45 ° only show the structure-related radial direction R to or in the tendon joints and are not to be understood as structural elements.
  • the sliding guide 10 on the bisector (45 °) of the right upper quadrant shows that the linear direction of motion device L of the sliding guide 10 deviates by an angle ⁇ from the radial direction R and thus has in fact a radial and a tangential movement component.
  • the angle ⁇ is preferably chosen to be greater than the maximum friction angle to be expected in the sliding guide 10, so that there is no fear of the sliding pair jamming with high certainty.
  • the sliding guides 10 of which are inclined clockwise by an angle ⁇ to the radial direction R the change in length (extension, contraction) of a tendon leads to a sliding movement in the sliding guide at the clockwise end of the tendon, since only one slide guide is inclined by more than the friction angle to the transverse direction of the tendon per tendon, whereas the other slide guide is approximately transverse to the tendon.
  • the slide guide 10 is provided with additional information at the top right in FIG. 1.
  • the linear direction of movement L of the sliding guide 10 and the angle ⁇ between R and L, the straight extension V of the chord S8, the transverse direction / transverse direction T - at a 90 ° angle - to the chord can be recognized by dash-dotted lines S8 and the angle ßeff between L and T.
  • the so-called friction cone of the sliding guide 10 is indicated by dots, the tip angle of which is twice as large as the friction angle ⁇ .
  • the tendons S1 to S8 are each shown twice, namely as a solid and a dashed line.
  • the solid tendon polygen stands for a "cold” contracted state of the secondary structure 6.
  • the dashed, larger tendon polygon stands for a "hot”, evenly stretched state of the secondary structure 6.
  • the primary structure 2 should - for the sake of simplicity - remain geometrically unchanged so that the part of the sliding guides 10 belonging to the primary structure does not move. With the same stretch - or contraction - all The tendon joint angles of the tendon polygon remain unchanged. For the real secondary structure 6, this means that its diameter changes, but not its shape (circular ring), the concentric position to the primary structure 2 also remaining.
  • chord polygon - and thus the secondary structure - executes a small rotary movement by an angle ⁇ in the clockwise direction during the transition from the solid position to the dashed position, specifically as a result of the angle ⁇ of the sliding guides 10. In practical applications, this is due to the invention , little twist for the structural function usually irrelevant.
  • FIG. 2 shows an asymmetrical stretching of the tendon polygon.
  • FIG. 2 shows an asymmetrical stretching of the tendon polygon.
  • the sliding guide 10 in the "joint” between S1 and S8 makes an evasive movement at an angle ⁇ obliquely upward to the right.
  • the tendon S8 is pivoted about its right “joint” to the tendon S7, but its length is practically not changed.
  • the kinematics predefined by the slide guides 10 means that a movement in the slide guide 10 between S1 and S8 upward to the right with a constant chord length of S8 only results in a negligibly small movement in the slide guide between S8 and S7 - to the bottom left - which is practically not representable in Figure 2.
  • the tendon S8 de facto only swivels around its "joint” to S7, the tendon S7 remains in its position, just like the tendon S2.
  • the "joint angle" between the tendons S2 / S 1 Change S 1 / S8 and S8 / S7.
  • Figures 3 to 5 show specific embodiments of sliding guides 1 1 to 13 with the inclined position ⁇ according to the invention.
  • FIG. 3 shows a sliding guide 11 with a sliding block 14 in a groove 17.
  • the groove 17 is integrated in the primary structure 3, the sliding block 14 is firmly connected to the secondary structure 7 or machined out of it.
  • the sliding block 14 is deliberately shown with rounded corners and with sliding surface play in the groove 17.
  • play and corner rounding being intended to prevent excessive friction, wear and clamping.
  • FIG. 4 also shows a sliding guide 12 with a groove 18 integrated in the primary structure 4 and with a sliding block 15, the latter, however - in contrast to FIG. 3 - being pivotable about an axis 16 which is firmly connected to the secondary structure 8.
  • a sliding guide 12 with a groove 18 integrated in the primary structure 4 and with a sliding block 15, the latter, however - in contrast to FIG. 3 - being pivotable about an axis 16 which is firmly connected to the secondary structure 8.
  • FIG. 5 finally shows a sliding guide 13 with a pin 19 in a bushing 21.
  • the pin 19 is here firmly connected to the primary structure 5, the circular cylindrical bushing 21 is integrated in a thickening of the secondary structure 9.
  • the lateral surface 20 of the pin 19 is spherical and rotationally symmetrical in shape in order to avoid edge wear or jamming during structural rotation. In extreme cases, the spherical shape can correspond to a spherical shape.

Description

Aufhängung
Die Erfindung betrifft die Aufhängung einer ringförmigen Sekundärstruktur an einer Primärstruktur, insbesondere einer heißgasbeaufschlagten Statorstruktur an einer Gehäusestruktur einer Gasturbine, in Form einer sogenannten Speichenzentrierung, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Speichenzentrierungen werden verwendet, um ringförmige Sekundärstrukturen zentrisch an zumeist ebenfalls ring- bzw. rohrförmigen Primärstrukturen aufzuhängen. Dabei sollen radiale Relativbewegungen der Strukturen zueinander weitgehend ohne Zwangskräfte und Deformationen möglich sein, unter Beibehaltung der Konzentrizi- tät. Das Prinzip bietet sich insbesondere dann an, wenn stark unterschiedliche, thermische Dehnungen zweier konzentrischer Strukturen zu kompensieren sind. Falls die Sekundärstruktur relativ elastisch, d.h. wenig formstabil ist, sollte diese möglichst über die Aufhängung stabilisiert und versteift werden.
Aus der DE 198 07 247 C2 ist eine Strömungsmaschine mit Rotor und Stator bekannt, die wenigstens einen speziell ausgeführten Leitschaufelkranz aufweist. Letzterer ist als selbsttragendes Bauteil mit einer Verstärkung am inneren Deckband und mit einem segmentierten, äußeren Deckband ausgeführt. Der Leitschaufelkranz ist über eine Speichenzentrierung mit mindestens drei „Speichen" im Gehäuse der Strömungsmaschine positioniert. Die Gleitführungen der Speichenzentrierung weisen Lagerzapfen in Lagerbuchsen auf, wobei die lineare Bewegungsrichtung in jeder Gleitführung radial verläuft, bezogen auf Leitschaufelkranz und Gehäuse.
Es ist ebenso üblich, die Gleitführungen mit in geraden Nuten laufenden Gleitsteinen zu realisieren, wobei die Bewegungsrichtung wie gewohnt, radial bezüglich der gekoppelten Strukturen verläuft. Die Erfahrung zeigt, dass an den Gleitelementen konventioneller Speichenzentrierungen oft starker Verschleiß auftritt. Teilweise wurden bleibende Verformungen der dünnwandigen Sekundärstrukturen festgestellt. Beide Schadensformen deuten darauf hin, dass in den Führungen offensichtlich größere Kräfte entstehen, als sie bei ideal rotationssymmetrischen Verhältnissen auftreten dürften. Die Ursache sind wahrscheinlich nicht-rotationssymmetrische Dehnungszu- stände der Strukturen, welche in Gasturbinen insbesondere durch nicht-homogene Gastemperaturverteilungen hervorgerufen werden können. Besonders bei im Durchmesser großen Strukturen mit einer Vielzahl von Gleitführungen, d.h. von „Speichen", steigt die Gefahr des Auftretens hoher Zwangskräfte. Geometrisch bedingt ändert sich die Orientierung der Bewegungsrichtung von Führung zu Führung nur wenig, so dass bei einer Dehnung des dazwischenliegenden Sekundärstrukturbereichs in beiden Führungen durch Unterschreiten des Reibungswinkels ein Klemmen auftreten kann, wodurch eine freie Strukturdehnung unmöglich wird. Ein weiterer Nachteil der konventionellen, radialen Speichenzentrierungen liegt darin, dass diese „weiche" Sekundärstrukturen nur dann versteifen, wenn die Anzahl der Gleitführungen („Speichen") ungeradzahlig ist.
Angesichts dieser Nachteile bekannter Speichenzentrierungen besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Aufhängung für eine ringförmige Sekundärstruktur an einer Primärstruktur nach Art einer Speichenzentrierung mit mindestens drei unterschiedlich orientierten Gleitführungen zu finden, die Zwangskräfte und -deformationen sowie Verschleiß verhindert bzw. weitgehend reduziert und die eine Versteifung nachgiebiger Sekundärstrukturen unabhängig davon ermöglicht, ob die Anzahl der Gleitführungen gerade oder ungerade ist.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst, in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen in dessen Oberbegriff.
Erfindungsgemäß ist die lineare Bewegungsrichtung jeder Gleitführung um einen Winkel ß zur Radialrichtung der Strukturen schräggestellt, so dass die Relativbewegung eine radiale und eine tangentiale Komponente erhält. Dadurch wird ein Führungsklemmen mit all seinen Nachteilen mit hoher Sicherheit vermieden. Dies gilt für homogene und nicht-homogene Maßänderungen der Sekundärstruktur. Bei homogener, rotationssymmetrischer Dehnung oder Kontraktion der Sekundärstruktur führt diese kinematisch bedingt auch eine kleine Relativdrehung zur Primärstruktur aus, was in den allermeisten Fällen tolerierbar ist. Bei nicht-homogener, örtlich unterschiedlicher Dehnung bzw. Kontraktion der Sekundärstruktur wird diese abweichend von der Kreisringgestalt in gewissem Maß elastisch verformt. Die daraus resultieren- den Gleitführungskräfte sind aber wesentlich kleiner als bei Klemmung einer konventionellen, radialen Speichenzentrierung. Ebenso werden sich die Formabweichungen in tolerablen Grenzen halten. Die formstabilitätserhöhende Wirkung der Erfindung kann dazu führen, dass die Sekundärstruktur elastischer und leichter ausgeführt werden kann, als bei einer üblichen Speichenzentrierung.
In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausgestaltungen der Aufhängung nach dem Hauptanspruch gekennzeichnet.
Die Erfindung wird anschließend anhand der Figuren noch näher erläutert. Dabei zeigen in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung:
Figur 1 eine Ouerschnitt durch eine Aufhängung mit 8 Gleitführungen unter Wiedergabe zweier verschiedener, rotationssymmetrischer Dehnungszustände der Sekunda rstruktur,
Figur 2 eine Teilquerschnitt durch die Aufhängung gemäß Figur 1 mit einem asymmetrischen Dehnungszustand der Sekundärstruktur, Figur 3 eine Gleitführung mit starrem Gleitstein und Nut, Figur 4 eine Gleitführung mit schwenkbarem Gleitstein und Nut, und Figur 5 eine Gleitführung mit Zapfen und Buchse.
Die Darstellungen gemäß Figur 1 und 2 sind weitestgehend schematisch ausgeführt, um die Erfindung möglichst einfach und verständlich wiederzugeben. Die Aufhängung 1 in Form einer sogenannten Speichenzentrierung umfasst acht gleichmäßig über den Umfang verteilte Gleitführungen 10, deren Winkelabstand somit jeweils 45° beträgt. Die mittels der Aufhängung 1 gekoppelten Strukturen, Primärstruktur 2 und Sekundärstruktur 6, sind konkret nur als schraffierte Bruchstücke im oberen Bereich von Figur 1 angedeutet. Anstelle der realen, ringförmigen Sekundärstruktur 6 wird hier ein geschlossenes Polygon mit starren Sehnen S 1 bis S8 und mit Gelenken zwischen den Sehnen in den Gleitführungen 10 betrachtet. Die acht von der Strukturmitte ausgehenden, um jeweils 45° versetzten, radialen Geraden zeigen nur die strukturbezogene Radialrichtung R zu den bzw. in den Sehnengelenken an und sind nicht als Strukturelemente zu verstehen. Die Gleitführung 10 auf der Winkelhalbierenden (45°) des rechten, oberen Quadranten zeigt, dass die lineare Bewegungsrich- tung L der Gleitführung 10 um einen Winkel ß von der Radialrichtung R abweicht und somit de facto eine radiale und eine tangentiale Bewegungskomponente aufweist. Der Winkel ß ist bevorzugt größer gewählt, als der in der Gleitführung 10 maximal zu erwartende Reibungswinkel , so dass mit hoher Sicherheit kein Klemmen der Gleitpaarung zu befürchten ist. Bei der vorliegenden gedanklich vereinfachten Aufhängung 1 mit gelenkigem Sehnenpolygon, deren Gleitführungen 10 um einen Winkel ß im Uhrzeigersinn zur Radialrichtung R schräggestellt sind, führt die Längenänderung (Dehnung, Kontraktion) einer Sehne zu einer Gleitbewegung in der Gleitführung an dem im Uhrzeigersinn vorne liegenden Sehnenende, da je Sehne jeweils nur eine Gleitführung um deutlich mehr als den Reibungswinkel zur Sehnenquerrichtung schräggestellt ist, wohingegen die andere Gleitführung etwa quer zur Sehne steht.
Zum besseren Verständnis dieser Kinematik ist die Gleitführung 10 rechts oben in Figur 1 mit zusätzlichen Angaben versehen. Neben der strukturbezogenen Radialrichtung R am Ort der Gleitführung, der linearen Bewegungsrichtung L der Gleitführung 10 und dem Winkel ß zwischen R und L erkennt man strichpunktiert die gerade Verlängerung V der Sehne S8, die Querrichtung/Transversalrichtung T - im 90°-Winkel - zur Sehne S8 sowie den Winkel ßeff zwischen L und T. Des weiteren ist gepunktet der sogenannte Reibkegel der Gleitführung 10 angedeutet, dessen Spitzenwinkel doppelt so groß wie der Reibungswinkel α ist. Da die Bewegungsrichtung L hier senkrecht zur angrenzenden Sehne S7 verläuft, ist der Reibkegel spiegelsymmetrisch bezüglich S7. Da die Verlängerung V deutlich außerhalb des Reibkegels liegt, führt eine Längenänderungen von S8 zu einer definierten, klemmungsfreien Bewegung des „Gelenks" zwischen S8 und S7 in L-Richtung. Somit würde es theoretisch genügen, den Winkel ßeff größer als α zu wählen. Da eine reale, homogene Sekundärstruktur sich anders verhält, als das einfache, gelenkige Sehnenpolygon, sollte sicherheitshalber bereits der Winkel ß größer als α sein.
Zum besseren Verständnis soll an dieser Stelle kurz auf Begriffe wie Reibungszahl und Reibungswinkel eingegangen werden. Der Zusammenhang zwischen der Reibungszahl f und dem Reibungswinkel α ist wie folgt: f = tan Somit ist α die Umkehrfunktion des Tangens von f: α = inv tan f Aus technischen Lexika sind folgende Werte für f zu entnehmen:
Festkörperreibung f
Metall/Metall 0,3 - ■ 1,5
Keramik/Keramik 0,2 ^ - 1,5
Kunststoff/Metall 0,2 * ■ 1,5
Grenzreibung 0,1 - ■ 0,2
Mischreibung 0,01 - 0,1
Flüssigkeitsreibung » 0,01
Bei Vorgabe konkreter Reibungszahlen ergeben sich folgende Reibungswinkel:
f α
0,2 1 1,3°
0,3 16,7°
0,5 26,6°
1,0 45,0°
Im Falle der dargestellten Aufhängung 1 mit 8 „Speichen" beträgt der Winkel ß 22,5°. Diese Schrägstellung wäre voraussichtlich ausreichend für eine maximale Reibungszahl f < 0,4. Bei höherer Reibung müsste die Schrägstellung ß zur Radialen entsprechend vergrößert werden.
In Figur 1 sind die Sehnen S1 bis S8 jeweils zweifach dargestellt, nämlich als durchgezogene und als gestrichelte Geraden. Das durchgezogene Sehnenpolygen steht für einen „kalten" kontrahierten Zustand der Sekundärstruktur 6. Das gestrichelte, größere Sehnenpolygon steht für einen „heißen", gleichmäßig gedehnten Zustand der Sekundärstruktur 6. Die Primärstruktur 2 soll dabei - der Einfachheit halber - geometrisch unverändert bleiben, so dass der primärstrukturzugehörige Teil der Gleitführungen 10 sich nicht bewegt. Bei gleicher Dehnung - oder Kontraktion - aller Sehnen bleiben die Gelenkwinkel des Sehnenpolygons ersichtlich unverändert. Für die reale Sekundärstruktur 6 bedeutet dies, dass sich zwar ihr Durchmesser, aber nicht ihre Form (Kreisring ) ändert, wobei auch die konzentrische Lage zur Primärstruktur 2 bleibt. Es ist auch zu erkennen, dass das Sehnenpolygon - und damit die Sekundärstruktur - beim Übergang von der durchgezogenen zur gestrichelten Position eine kleine Drehbewegung um einen Winkel γ im Uhrzeigersinn ausführt, und zwar infolge des Winkels ß der Gleitführungen 10. Bei praktischen Anwendungen ist diese erfindungsbedingte, geringe Verdrehung für die Strukturfunktion in der Regel ohne Belang.
Im Unterschied zu Figur 1 zeigt Figur 2 eine asymmetrische Dehnung des Sehnenpolygons. In der Praxis von Turbomaschinen können Betriebszustände mit stark asymmetrischer Temperaturverteilung über den Strömungsquerschnitt auftreten. So soll gemäß Figur 2 im wesentlichen nur die Sehne S1 thermisch gedehnt werden. Dabei macht die Gleitführung 10 im „Gelenk" zwischen S1 und S8 eine Ausweichbewegung im Winkel ß schräg nach oben rechts. Die Sehne S8 wird dabei um ihr rechtes „Gelenk" zur Sehne S7 mitgeschwenkt, in ihrer Länge aber praktisch nicht verändert. Die durch die Gleitführungen 10 vorgegebene Kinematik führt dazu, dass eine Bewegung in der Gleitführung 10 zwischen S1 und S8 nach oben rechts bei gleichbleibender Sehnenlänge von S8 nur eine vernachlässigbar kleine Bewegung in der Gleitführung zwischen S8 und S7 - nach links unten - zur Folge hat, welche in Figur 2 praktisch nicht darstellbar ist. Somit macht die Sehne S8 de facto nur eine Schwenkbewegung um ihr „Gelenk" zu S7, die Sehne S7 bleibt in ihrer Lage, ebenso wie die Sehne S2. Man erkennt aber, dass sich die „Gelenkwinkel" zwischen den Sehnen S2/S 1, S 1/S8 und S8/S7 ändern. Für die reale Sekundärstruktur 6 bedeutet dies, dass sie asymmetrisch verformt wird und nicht mehr exakt kreisrund ist. Die tatsächlichen Maß- und Formänderungen sind dabei aber in der Regel so klein, dass ihre Auswirkungen auf die Funktion und die mechanische Belastung vernachlässigt werden können. Die ohne die vorliegende Erfindung auftretenden Zwangskräfte und -Verformungen wären in aller Regel schädlicher. Die Figuren 3 bis 5 zeigen konkrete Ausführungsbeispiele von Gleitführungen 1 1 bis 13 mit erfindungsgemäßer Schrägstellung ß.
Figur 3 zeigt eine Gleitführung 11 mit einem Gleitstein 14 in einer Nut 17. Die Nut 17 ist in die Primärstruktur 3 integriert, der Gleitstein 14 ist fest mit der Sekundärstruktur 7 verbunden bzw. aus dieser herausgearbeitet. Der Gleitstein 14 ist bewusst mit gerundeten Ecken und mit Gleitflächenspiel in der Nut 17 dargestellt. Im Betrieb, z.B. bei asymmetrischer Strukturverformung, kann es zu kleinen Kippbewegungen des Gleitsteins 14 in der Nut 17 kommen, wobei Spiel und Eckenrundung übermäßige Reibung, Verschleiß und Klemmung verhindern sollen.
Figur 4 zeigt ebenfalls eine Gleitführung 12 mit einer in die Primärstruktur 4 integrierten Nut 18 und mit einem Gleitstein 15, wobei letzterer aber - im Unterschied zu Figur 3 - um eine Achse 16 schwenkbar ist, die fest mit der Sekundärstruktur 8 verbunden ist. Dadurch sind kleine Relativerdrehungen der Strukturen 4,8 problemlos möglich. Die Passung des Gleitsteins 15 in der Nut 18 kann präzise und weitgehend spielfrei ausgeführt werden.
Figur 5 schließlich zeigt eine Gleitführung 13 mit einem Zapfen 19 in einer Buchse 21. Der Zapfen 19 ist hier fest mit der Primärstruktur 5 verbunden, die kreiszylindrische Buchse 21 ist in eine Verdickung der Sekundärstruktur 9 integriert. Die Mantelfläche 20 des Zapfens 19 ist ballig sowie rotationssymmetrisch geformt, um Kantentragen bzw. Klemmen bei Strukturdrehung zu vermeiden. Die ballige Form kann im Extremfall einer Kugelform entsprechen.

Claims

Patentansprüche
1. Aufhängung einer ringförmigen Sekundärstruktur an einer Primärstruktur, insbesondere einer heißgasbeaufschlagten Statorstruktur an einer Gehäusestruktur einer Gasturbine, in Form einer sogenannten Speichenzentrierung mit wenigstens drei, in gleichen Winkelabständen über den Strukturumfang verteilten Gleitführungen, von denen jede zumindest eine lineare Relativbewegung zwischen Primär- und Sekundärstruktur quer zu deren Axialrichtung zulässt, wobei die lineare Bewegungsrichtung sich von einer Gleitführung zur nächsten um einen Winkel ändert, der dem Winkelabstand der Gleitführungen entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die lineare Bewegungsrichtung (L) jeder Gleitführung (10 bis 13) zur strukturbezogenen Radialrichtung ( R ) am Ort der Gleitführung unter einem Winkel (ß) mit radialer und tangentialer Richtungskomponente verläuft.
2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (ß) in Abhängigkeit von dem in jeder Gleitführung (10 bis 13) zu erwartenden, maximalen Reibungswinkel (α) definiert ist.
3. Aufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gleitführung (10 bis 13) einen Gleitstein (14,15) und eine Nut (17,18) oder einen Zapfen ( 19) und eine Buchse (21 ) umfasst, wobei der Gleitstein ( 14, 15) oder der Zapfen (19) mit der einen, die Nut (17,18) oder die Buchse (21) mit der jeweils anderen der beiden Strukturen (2 bis 5; 6 bis 9) verbunden ist.
4. Aufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitstein jeder Gleitführung konvex gekrümmte Gleitflächen aufweist, oder dass der Zapfen (19) jeder Gleitführung (13) eine ballige Mantelfläche (20) aufweist.
5. Aufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitstein
( 15) jeder Gleitführung ( 12) um eine in Axialrichtung der Primär- und Sekundärstruktur (4; 8) orientierte Achse (16) schwenkbar angeordnet ist. Aufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der beiden, aufeinander gleitenden Elemente Gleitstein (14,15), Nut (17, 18) oder Zapfen (19), Buchse (21) eine verschleißfeste, metallische und/oder keramische Gleitflächenbeschichtung aufweist.
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