EP1462616B1 - Anordnung für das axiale und radiale Festlegen einer Leitschaufelbaugruppe in dem Gehäuse eines Turbinentriebwerkes - Google Patents

Anordnung für das axiale und radiale Festlegen einer Leitschaufelbaugruppe in dem Gehäuse eines Turbinentriebwerkes Download PDF

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EP1462616B1 EP20040002392 EP04002392A EP1462616B1 EP 1462616 B1 EP1462616 B1 EP 1462616B1 EP 20040002392 EP20040002392 EP 20040002392 EP 04002392 A EP04002392 A EP 04002392A EP 1462616 B1 EP1462616 B1 EP 1462616B1
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    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for the axial and radial fixing of a guide vane assembly in the housing of a turbine engine with a locking ring which engages in a corresponding radial groove in the facing wall of the housing and is secured by a locking element against radial deflection.
  • Vane-Kluster designated Leitschaufelbau phenomenon insert as a unit from behind into the housing of a turbine engine and set in the retracted position by means of piston rings similar retaining rings which are inserted in this provided with these corresponding grooves in the retracted position.
  • the retaining rings themselves are locked by a subsequent component, usually by a designated as a liner turbine shroud segment, which prevents the radial sliding out of the retaining ring from the associated groove.
  • a liner turbine shroud segment for such a backup by the subsequent turbine shroud segment this must be designed such that it can overlap by means of a hook-shaped trailing edge of the guide vane assembly.
  • U.S. Patent 5,848,854 discloses an arrangement for axially and radially defining a stator vane assembly in the housing of a turbine engine having a piston annular circlip which engages a corresponding radial groove in the facing wall of the housing and by means of a locking member is secured against radial deflection, wherein the retaining ring is formed in cross-section L-shaped, engages the first leg in the radial groove of the wall of the housing and the second leg is held by means of a U-shaped bracket in its backup position.
  • This object is achieved by using an L-shaped retaining ring according to the invention that the second, short leg engages behind a hook-shaped projection on the respective blade head of the vanes of the vane group, and that the clip is attached to a subsequent turbine shroud segment.
  • the inventive solution requires neither axial webs to accommodate the usual safety pins nor a large length to accommodate the thermally induced axial tolerances and thus avoids relatively high axial space requirements.
  • a groove 18 for receiving the retaining ring 15 is provided in the housing 14, to which a flange-like extension 19 of the blade head 11 is applied.
  • the extension has an opening 20 into which engages a locking pin 23 secured in a corresponding flange-like extension 21 of the housing 14 for the purpose of preventing the radial sliding out of the guide blade assembly with bearing play.
  • the radial locking of the retaining ring takes place by means of a cam 25 which bears against the inner circumferential surface of the retaining ring and is fastened to the facing end face of the downstream assembly 26 of the turbine engine designated as "liner".
  • the upstream end of the blade head 11 engages with an extension 27 in a recess 28 associated therewith of the housing 14.
  • a locking pin there is provided a retaining ring 15 under cross U-shaped bracket 23 which is rigidly secured to the facing end 24 of the downstream downstream assembly 26 of the turbine engine, so the "liner" and with this in a recess 29 of the housing 14 engages.
  • the free leg 16 of the U-shaped bracket 23 engages under a hook-shaped extension 17 on the head part 11 of the guide vane 10th
  • a locking ring is provided, which is designated by the reference numeral 30 and in contrast to the known locking rings has an L-shaped cross-section.
  • the locking ring 30 engages with its long leg 32 in the groove 14 provided in the housing 14.
  • the short leg 33 engages around a correspondingly shaped short hook-shaped extension 34 on the blade head 11 of the respective associated guide blade 10 of the stator blade assembly to be held and forms with its end face 35, the contact surface for the retaining ring 30th
  • a U-shaped bracket 36 is provided, which is attached to the front end 24 of the subsequent assembly 26 of the turbine engine and engages with its free leg 38 on the short leg 33 of the locking ring 30 adjacent this engages.
  • the U-shaped bracket 36 is, as in connection with Fig. 2 described, with the facing end 24 of the subsequent downstream referred to as a liner Buffle 26 firmly connected and engages in the recess 29 in the housing 14 a.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung für das axiale und radiale Festlegen einer Leitschaufelbaugruppe in dem Gehäuse eines Turbinentriebwerkes mit einem Sicherungsring, der in eine korrespondierende radiale Nut in der zugewandten Wandung des Gehäuses eingreift und mittels eines Verriegelungselementes gegen radiales Ausweichen gesichert ist.
  • Es ist bekannt als Vane-Kluster bezeichnete Leitschaufelbaugruppen als Baueinheit von hinten in das Gehäuse eines Turbinentriebwerkes einzuschieben und in der eingeschobenen Lage mittels Kolbenringen ähnlichen Sicherungsringen, die in hierfür vorgesehene mit diesen korrespondierenden Nuten eingelegt werden, in der eingeschobenen Lage festzulegen. Die Sicherungsringe selbst werden durch ein nachfolgendes Bauteil, meist durch ein als Liner bezeichnetes Turbinendeckbandsegment verriegelt, welches das radiale Herausgleiten des Sicherungsringes aus der zugeordneten Nut verhindert. Für eine solche Sicherung durch das nachfolgende Turbinendeckbandsegment muss dieses derart ausgebildet sein, dass es mittels einer hakenförmigen Hinterkante die Leitschaufelbaugruppe übergreifen kann.
  • Es ist auch bekannt, die Zuordnung der Bauteile einer solchen Anordnung durch axiale Stifte am Gehäuse, die in korrespondierende Bohrungen in der Leitschaufelbaugruppe eingreifen, zu sichern.
  • Das bekannte relativ einfach herzustellende Festlegen der Leitschaufelbaugruppe im Gehäuse des Turbinentriebwerkes mittels Sicherungsringen oder mittels Liner hat jedoch Nachteile. Entweder werden radiale Stege am Gehäuse zur Aufnahme der axialen Stifte benötigt, was großen Bauaufwand, höheres Gewicht und größere Kosten bedeutet. Eine Sicherung durch die nachfolgende Baugruppe baut demgegenüber relativ lang, da das während des Betriebes infolge der thermischen Wanderung des den Sicherungsring in seiner Lage zu haltende Turbinendeckbandsegment lang genug ausgebildet werden muss, um die dabei auftretenden axialen Toleranzen ausgleichen zu können.
  • Das Dokument US-A-5 848 854 offenbart eine Anordnung für das axiale und radiale Festlegen einer Leitschaufelgruppe in dem Gehäuse einer Turbinentriebwerkes mit einem kolbenringförmigen Sicherungsring, der in eine korrespondierende radiale Nut in der zugewandten Wandung des Gehäuses eingreift und mittels eines Verriegelungselementes gegen radiales Ausweichen gesichert ist, wobei der Sicherungsring im Querschnitt L-förmig ausgebildet ist, dessen erster Schenkel in die radiale Nut der Wandung des Gehäuses eingreift und dessen zweiter Schenkel mittels einer U-förmigen Klammer in seiner Sicherungslage gehalten wird.
  • Diese letztgenannte Anordnung weiter zu verbessern, ist Aufgabe der Erfindung.
  • Diese Aufgabe ist unter Verwendung eines L-förmigen Sicherungsringes erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dessen zweiter, kurzer Schenkel einen hakenförmigen Vorsprung am jeweiligen Schaufelkopf der Leitschaufeln der Leitschaufelgruppe hintergreift, und dass die Klammer an einem nachfolgenden Turbinendeckbandsegment befestigt ist.
  • Die erfinderische Lösung benötigt weder axiale Stege zur Aufnahme der sonst üblichen Sicherungsstifte noch eine große Baulänge zur Aufnahme der thermisch bedingten axialen Toleranzen und vermeidet damit relativ hohen axialen Platzbedarf. Darüber hinaus wird infolge Wegfall der Sicherungsstifte und deren Mittel zur Lagerung an Gewicht und Arbeitsaufwand gespart.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung mehr oder minder schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    das Konzept einer Anordnung zur Sicherung einer Leitschaufelbau- gruppe eines Turbinentriebwerkes in dem diese lagernden Gehäuse mit Hilfe eines mittels Stifte festgelegten Sicherungsringes, teilweise im Schnitt dargestellt, nach dem Stande der Technik,
    Fig. 2
    eine abgewandelte Ausführungsform einer Anordnung nach dem Stande der Technik, bei der das Festlegen des Sicherungsringes mit- tels einer am nachfolgenden Turbinendeckband befindlichen Klammer erfolgt und
    Fig. 3
    die Ausbildung einer Anordnung zur Sicherung einer Leitschaufelbau- gruppe eines Turbinentriebwerkes in dem diese lagernden Gehäuse gemäß der Erfindung.
  • Von einer im Gehäuse eines Turbinentriebwerkes axial und radial unverrückbar gehaltenen Leitschaufelbaugruppe ist in Fig. 1 lediglich eine Leitschaufel 10 mit ihrem Kopfteil 11 und der dazugehörige innere Bereich des Gehäuses 14 einer solchen Anordnung nach dem Stande der Technik gezeigt. Bei dieser Anordnung erfolgt das Festlegen der Leitschaufelbaugruppe über ein Sicherungsring 15. Hierzu ist im Gehäuse 14 eine Nut 18 für die Aufnahme des Sicherungsringes 15 vorgesehen, an dem ein flanschartiger Fortsatz 19 des Schaufelkopfes 11 anliegt. Der Fortsatz weist eine Öffnung 20 auf, in die ein in einem korrespondierenden flanschartigen Fortsatz 21 des Gehäuses 14 befestigter Sicherungsstift 23 zwecks Verhinderung des radialen Herausrutschens der Leitschaufelbaugruppe mit Lagerspiel eingreift. Die radiale Verriegelung des Sicherungsringes erfolgt mittels eines an der Innenmantelfläche des Sicherungsringes anliegenden Nockens 25, der an der zugewandten Stirnseite der als "Liner" bezeichneten nachfolgenden stromabliegenden Baugruppe 26 des Turbinentriebwerkes befestigt ist. Das stromaufliegende Ende des Schaufelkopfes 11 greift mit einem Fortsatz 27 in eine diesem zugeordnete Ausnehmung 28 des Gehäuses 14 ein.
  • Bei der Anordnung nach Fig. 2 tragen einander entsprechende bzw. gleiche Bauteile gleiche Bezugsziffern. An Stelle eines Sicherungsstiftes ist dort eine den Sicherungsring 15 untergreifende U-förmige Klammer 23 vorgesehen, die an dem zugewandten Ende 24 der nachfolgenden stromabliegenden Baugruppe 26 des Turbinentriebwerkes, also dem "Liner", starr befestigt ist und mit diesem in einer Ausnehmung 29 des Gehäuses 14 eingreift. Der freie Schenkel 16 der U-förmigen Klammer 23 untergreift einen hakenförmigen Fortsatz 17 am Kopfteil 11 der Leitschaufel 10.
  • Diese verhältnismäßig aufwendigen Konstruktionen nach den Fig. 1 und 2 ersetzt die Ausbildung nach Fig. 3.
  • Auch dort tragen die in den Fig. 1 und 2 entsprechenden Bauteile die gleichen Bezugsziffern. Auch dort ist ein Sicherungsring vorgesehen, der mit der Bezugsziffer 30 bezeichnet ist und im Gegensatz zu den bekannten Sicherungsringen einen L-förmigen Querschnitt aufweist. Der Sicherungsring 30 greift mit seinem langen Schenkel 32 in die im Gehäuse 14 vorgesehenen Nut 18 ein. Der kurze Schenkel 33 umgreift einen entsprechend ausgebildeten kurzen hakenförmigen Fortsatz 34 am Schaufelkopf 11 der jeweils zugeordneten Leitschaufel 10 der zu haltenden Leitschaufelbaugruppe und bildet mit seiner Stirnseite 35 die Anlagefläche für den Sicherungsring 30.
  • Ferner ist eine U-förmige Klammer 36 vorgesehen, die am stirnseitigen Ende 24 der nachfolgenden Baugruppe 26 des Turbinentriebwerkes befestigt ist und mit ihrem freien Schenkel 38 am kurzen Schenkel 33 des Sicherungsringes 30 anliegend diesen untergreift. Die U-förmige Klammer 36 ist, wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben, mit dem zugewandten Ende 24 der nachfolgenden stromabliegenden als Liner bezeichneten Bugruppe 26 fest verbunden und greift in die Ausnehmung 29 im Gehäuse 14 ein.
  • Auf diese Weise sind der Sicherungsring 30 und damit die Leitschaufelbaugruppe radial und axial in ihrer vorbestimmten Lage im Gehäuse 14 des nicht näher dargestellten Turbinentriebwerkes unverrückbar gehalten.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Leitschaufel
    11
    Schaufelkopf
    14
    Gehäuse
    15
    Sicherungsring
    16
    Schenkel
    17
    Fortsatz
    18
    Nut im Gehäuse
    19
    Fortsatz
    20
    Öffnung
    21
    Fortsatz
    23
    Sicherungsstift, U-förmige Klammer
    24
    Ende der nachfolgenden Baugruppe
    25
    Nocken
    26
    Turbinendeckbandsegment
    27
    Fortsatz
    28
    Ausnehmung im Gehäuse
    29
    Ausnehmung im Gehäuse
    30
    Sicherungsring
    32
    langer Schenkel
    33
    kurzer Schenkel
    34
    hakenförmiger Vorsprung
    35
    Stirnseite des Vorsprunges
    36
    U-förmige Klammer
    38
    freier Schenkel der Klammer 36
    39
    zweiter Schenkel der Klammer 36

Claims (3)

  1. Anordnung für das axiale und radiale Festlegen einer Leitschaufelgruppe in dem Gehäuse (14) eines Turbinentriebwerkes mit einem kolbenringförmigen Sicherungsring (30), der in eine korrespondierende radiale Nut (18) in der zugewandten Wandung des Gehäuses(14) eingreift und mittels eines Verriegelungselementes (Klammer 36) gegen radiales Ausweichen gesichert ist, wobei der Sicherungsring (30) im Querschnitt L-förmig ausgebildet ist, dessen erster Schenkel (32) in die radiale Nut (18) der Wandung des Gehäuses (14) eingreift und dessen zweiter Schenkel (33) mittels einer U-förmigen Klammer (36) in seiner Sicherungslage gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, kurze Schenkel (33) einen hakenförmigen Vorsprung (34) am Schaufelkopf (11) jeder Leitschaufel (10) der Leitschaufelbaugruppe hintergreift, und dass die Klammer (36) an einem nachfolgenden Turbinendeckbandsegment (26) befestigt ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite des hakenförmigen Vorsprunges (34) die die axiale Lage der Leitschaufelbaugruppe bestimmende Anschlagfläche (35) für den Sicherungsring (30) bildet.
  3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem stirnseitigen Ende der nachfolgenden Baugruppe (Liner 26) verbundene Schenkel (39) der U-förmigen Klammer (36) in eine Ausnehmung (29) des Gehäuses (14) des Turbinentriebwerkes eingreift.
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