EP1917419A2 - Leitschaufel-anordnung einer strömungsmaschine - Google Patents

Leitschaufel-anordnung einer strömungsmaschine

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Publication number
EP1917419A2
EP1917419A2 EP06792762A EP06792762A EP1917419A2 EP 1917419 A2 EP1917419 A2 EP 1917419A2 EP 06792762 A EP06792762 A EP 06792762A EP 06792762 A EP06792762 A EP 06792762A EP 1917419 A2 EP1917419 A2 EP 1917419A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vane
circumferentially
axially
support
vanes
Prior art date
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Granted
Application number
EP06792762A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1917419B1 (de
Inventor
Alexander Chekanov
Alexander Khanin
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General Electric Technology GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Technology AG filed Critical Alstom Technology AG
Priority to SI200630367T priority Critical patent/SI1917419T1/sl
Publication of EP1917419A2 publication Critical patent/EP1917419A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1917419B1 publication Critical patent/EP1917419B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
    • 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
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades

Definitions

  • the present invention relates to a guide vane arrangement of a turbomachine, in particular a gas turbine.
  • a typical vane assembly includes at least one vane support attached to a housing of a turbomachine. Such a vane assembly also includes a plurality of vanes mounted on the vane support and circumferentially juxtaposed.
  • each vane has a platform having at least two latch portions circumferentially spaced from one another.
  • Each latch portion has a tongue which projects circumferentially from the platform and extends in the axial direction.
  • the vane support has at least two support portions which are circumferentially spaced from each other.
  • Each support portion has a groove which is open in the circumferential direction and extends in the axial direction. The tongues of the locking portions and the grooves of the support portions are so 2 B05 / 049-0
  • a vane arrangement of this type provides the ability to assemble and disassemble individual vanes without disassembly of the entire vane support.
  • the invention is based on the general idea to arrange the locking portions and the complementary support portions with axial offset.
  • the assembly and disassembly of the vanes is simplified because the axial movement of the vanes, which must be performed in order to establish the positive locking, is significantly reduced. Problems such as distortion, jamming and jamming along the axial contact are reduced. Since the cooperating support sections and latch sections extend in the circumferential direction, the guide blade arrangement according to the invention allows the guide vanes to be adjusted in the circumferential direction.
  • the platform has a cavity bounded radially inwardly by a base and bounded axially and circumferentially by walls projecting outwardly from the base.
  • the vane carrier has a common collection channel, 3 B05 / 049-0
  • the housing has at least one cooling gas supply channel, which is fluidically connected to the common collection channel.
  • the vane carrier has a plurality of connection openings, each fluidically connecting the common collection channel with one of the cavities. Due to this feature, the vane support comprises an important part of a cooling gas supply path. Said common common rail significantly simplifies the cooling gas supply through the casing of the turbomachine, since the cooling gas supply passage of the casing can be disposed in a suitable portion of the casing and because the arrangement of the cooling gas supply passage is independent of the arrangement of the vanes.
  • the vane arrangement allows circumferentially adjacent vanes to be provided with a gap seal arrangement.
  • Said gap seal arrangement is designed to seal a gap extending axially between each two circumferentially adjacent vanes.
  • Fig. 1 shows a simplified, schematic axial section of a
  • FIG. 2 shows a detail view according to arrow II in Fig. 1,
  • FIG. 3 shows a circumferential section corresponding to sectional lines IM in FIG. 1, FIG.
  • FIG. 4 shows an exploded view of the vane arrangement according to FIG. 1.
  • a vane arrangement 1 has at least one guide vane carrier 2 and a plurality of stator vanes 3.
  • the vane arrangement 1 is part of a turbomachine 4.
  • Said turbomachine 4 is in particular a gas turbine.
  • the turbomachine can also be a steam turbine or a compressor.
  • the vane arrangement 1 has the guide vanes 3 of a row of guide vanes of the turbomachine 4.
  • the turbomachine 4 is equipped with a plurality of vane rows. 5 B05 / 049-0
  • each of these vane rows may comprise the vane arrangement 1 according to the invention.
  • the guide blade carrier 2 is attached to a housing 5 of the turbomachine 4.
  • the vanes 3 are attached to the vane carrier 2. In order to form the guide blade row, the guide vanes 3 are arranged next to one another in the circumferential direction.
  • Each vane 3 has a platform 6 and a flow profile 7 which projects radially and inwardly from the platform 6.
  • the platform 6 has a first latch portion 8, which is shown on the left side of Fig. 1, and a second latch portion 9, which is shown on the right side of Fig. 1.
  • the locking portions 8, 9 are arranged at an axial distance from each other.
  • the first locking portion 8 is arranged in the region of a downstream side 10 of the profile 7, while the second locking portion 9 is arranged in the region of an inflow side 11 of the profile 7.
  • the guide blade carrier 2 has a first support section 12 and a second support section 13.
  • the two support portions 12, 13 are also axially spaced apart from each other.
  • Each latch section 8, 9 and the associated support section 12, 13 are designed such that they provide an axially pluggable and radially positive fastening between the guide blade carrier 2 and the respective vane 3.
  • the cooperating latch sections 8, 9 and support sections 12, 13 open an axial push-in or push-in movement for mounting and an axial pull-out or pull-down motion for disassembling the respective guide blade 3.
  • the cooperating latch sections 8 constitute , 9 and support sections 12, 13 a 6 B05 / 049-0
  • the vane arrangement 1 has at least one securing element 14 which is fastened to the guide vane carrier 2.
  • Said securing element 14 is designed such that it provides an axial fixation of at least one of the guide vanes 3.
  • the vane 3 is axially fixed or secured in its assembled state by means of said securing element 14.
  • each vane 3 is basically adjustable in the circumferential direction. Such adjustment may be advantageous to eliminate or reduce backlash between adjacent vanes 3.
  • the first latch portion 8 and the second latch portion 9 are arranged at a radial distance from each other. This feature results in an axially compact structure of the vane assembly 1. This feature also reduces manufacturing costs.
  • the first support portion 12 and the second support portion 13 may be radially spaced from each other.
  • the first support portion 12 has an inner collar 15 which projects radially inwardly from the vane support 2 and extends in the circumferential direction.
  • Said inner collar 15 is provided with an inner tongue 16 which extends axially and circumferentially.
  • the first locking portion 8 has an inner groove 17.
  • Said inner groove 17 is axially open and extends circumferentially.
  • Said inner tongue 16 and said inner groove 17 are configured to provide a first tongue-and-groove joint 18 between the vane support 2 and the respective vane 3.
  • the inner tongue 16 projects axially into the inner groove 17 and engages radially on the platform 6.
  • the second latch portion 9 has an outer collar 19 which projects radially outward from the platform 6 and extends in the circumferential direction.
  • Said outer collar 19 is provided with an outer tongue 20 which extends in the axial direction and in the circumferential direction.
  • the second support portion 13 is provided with an outer groove 21 which is axially open and extends circumferentially.
  • Said outer tongue 20 and said outer groove 21 are configured to provide a second tongue-and-groove joint 22 between the vane support 2 and the respective vane 3. In the assembled state, the outer tongue 20 extends into the outer groove 21 and engages radially on the guide vane carrier 2.
  • the vane 3 is circumferentially adjustable during assembly.
  • a locking pin 23 is provided in order to fix a set position between the vane support 2 and the respective vane 3 circumferentially.
  • Said locking pin 23 penetrates into a recess 24, which is recessed in the outer collar 19.
  • Said locking pin 23 is screwed into a complementary threaded opening 25 which is provided in the guide blade carrier 2.
  • the vane 3 is preferably provided with at least one pullout opening 26, which is a threaded opening, which is provided for cooperation with a pullout device, not shown.
  • a pullout device not shown.
  • the platform 6 has a cavity 27 which is open towards the guide blade carrier 2. Said cavity 27 is bounded radially inwardly by a base 28 of the platform 6.
  • the airfoil 7 projects radially inwardly from said base 28.
  • the cavity 27 is axially and circumferentially bounded by walls 29. Said walls 29 are radially outwardly of the base 28.
  • the cavity 27 forms a cooling gas distribution chamber.
  • the airfoil 7 includes a cooling gas path 30 that is fluidically connected by the base 28 to the cavity 27.
  • the vane support 2 is equipped with a common collection channel 31.
  • Said common collecting channel 31 extends circumferentially and preferably extends along the entire guide plate carrier 2.
  • the housing 5 is equipped with at least one cooling gas supply channel 32, which is fluidly connected to a not shown cooling gas supply device.
  • Said cooling gas supply channel 32 is also fluidly connected to the common collection channel 31 and thus supplies the common collecting channel 31 with cooling gas.
  • the cooling gas flow is symbolized by arrows 33.
  • the vane support 2 is additionally equipped with a plurality of connection openings 34. Each connection opening 34 fluidly connects the common collection channel 31 with one of the cavities 27. Accordingly, the cavities 27 of the guide vanes 3 are supplied with cooling gas from the common collection channel 31 via the respective connection opening 34.
  • a baffle plate 43 may be arranged.
  • a common collecting channel 31 for supplying a plurality or all of the guide vanes 3 with cooling gas which is preferably air or steam, has the advantage that the cooling gas supply of the respective vane 3 due to approximately the samedegaspfadkonfigurationen between the 9 B05 / 049-0
  • the at least one cooling gas supply passage 32 can be disposed within the housing 5 regardless of the position of the respective guide blade 3. Also, the number of cooling gas supply passages 32 may be smaller than the number of guide vanes 3 to be supplied with cooling gas. The flexibility for designing the housing 5 is increased, thereby reducing the manufacturing cost of the housing 5.
  • the other wall 29, which axially delimits the cavity 27 in the region of the inflow side 11 of the airfoil 7, is equipped with the second latch portion 9. Accordingly, the cavity 27 extends axially from the downstream side 10 to the inflow side 11. In the circumferential direction, said cavity 27 extends over the entire circumferential extent of the base 28th
  • circumferentially adjacent vanes 3 are provided with a gap seal arrangement 35.
  • Said gap sealing arrangement 35 is designed to seal a gap 36, which is formed in each case between two circumferentially adjacent guide vanes 3.
  • Said gap 36 extends axially between the two adjacent vanes 3.
  • the gap 36 extends between two walls 29 which define the cavities 27 of said vanes 3 circumferentially.
  • Said gap seal arrangement 35 has a radial sealing plate 37 which extends circumferentially and axially. Perpendicular to its extension, the radial sealing plate 37 has a relatively small thickness, since the radial sealing plate 37 as 10 B05 / 049-0
  • the platforms 6 of the two adjacent guide vanes 3 are provided with two radial sealing slots 38. Said pair of radial sealing slots 38 are arranged circumferentially opposite one another and extend axially and circumferentially. The radial sealing plate 37 is inserted into the radial sealing slot 38 to achieve a radial sealing effect.
  • the gap seal arrangement 35 can also have a first axial sealing plate 39, which is arranged in the region of the first locking portion 8. Said first axial sealing plate 39 extends circumferentially and radially. Perpendicular to its extension, the first axial sealing plate 39 has a relatively small thickness.
  • the platforms 6 of the two adjacent guide vanes 3 are provided with two circumferentially opposite first axial sealing slots 40. Said first axial sealing slots 40 extend circumferentially and radially. The first axial sealing plate 39 is inserted into said pair of first axial sealing slots 40 to achieve an axial sealing effect.
  • the gap seal arrangement 35 also has a second axial sealing plate 41, which extends parallel to the first axial sealing plate 39. Said second axial sealing plate 41 is arranged in the region of the second locking portion 9.
  • the platforms 6 of the two adjacent vanes 3 are also provided with two circumferentially opposite second axial sealing slots 42 into which the second axial sealing plate 41 is inserted to achieve an axial sealing effect.
  • each individual vane 3 can be mounted and dismounted independently of other vanes 3.
  • the guide blade carrier 2 does not have to be dismantled for the assembly and disassembly of the guide vanes 3. 11 B05 / 049-0
  • the respective vane 3 is moved axially according to an arrow 44.
  • the two tongue and groove connections 18, 22 are produced by axial insertion of the tongues 16, 20 into the respective grooves 17, 21.
  • the respective guide blade 3 is fastened radially to the guide blade carrier 2 by means of the positive connection provided by the tongue and groove connections 18, 22.
  • the locking pin 23 is mounted.
  • the securing element 14 is mounted on the guide blade carrier 2.
  • the securing member 14 and the vane carrier 2 are provided with two tongue and groove connections 45 which are similar to the tongue and groove joints 18, 22 between the vane 3 and the vane carrier 2.
  • the securing element 14 is fastened to the guide blade carrier 2 by means of at least one locking bolt 46 in connection with at least one inlet segment 47.
  • Said inlet segment 24 is equipped with an external step 48.
  • the platform 6 is provided with an inner step 49, which is arranged with respect to the mounting direction 44 at the rear end of the platform 6.
  • the outer stage 48 of the inlet segment 47 engages with the inner stage 49 of the guide vane 3.
  • the inlet segment 47 is carried by the vane 3.
  • the inlet segment 47 can additionally be fastened to the guide blade carrier 2 by further fastening means (not shown).
  • the locking bolt 46 penetrates the securing element 14 within a passage opening 50 and projects into a blind hole 51 which is formed on the guide blade carrier 2. When assembled, said locking bolt 46 is supported radially inwardly by the inlet segment 47. Radial 12 B05 / 049-0
  • the locking bolt 46 is supported by the guide blade carrier 2 by means of a compression spring 52.
  • the locking bolt 46 secures the axial position of the securing element 14 and the support between the two stages 48 and 49.

Landscapes

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Description

1 B05/049-0
Leitschaufel-Anordnung einer Strömungsmaschine
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitschaufel-Anordnung einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Gasturbine.
Stand der Technik
Eine typische Leitschaufelanordnung umfasst zumindest einen Leitschaufelträger, der an einem Gehäuse einer Turbomaschine befestigt ist. Eine derartige Leitschaufelanordnung umfasst außerdem mehrere Leitschaufeln, die am Leitschaufelträger befestigt und in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Üblicherweise weist jede Leitschaufel eine Plattform auf, die zumindest zwei Riegelabschnitte aufweist, die umfangsmäßig voneinander beabstandet sind. Jeder Riegelabschnitt weist eine Zunge auf, die in Umfangsrichtung von der Plattform absteht und sich in axialer Richtung erstreckt. Der Leitschaufelträger weist zumindest zwei Tragabschnitte auf, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Jeder Tragabschnitt weist eine Nut auf, die in Umfangsrichtung offen ist und sich in axialer Richtung erstreckt. Die Zungen der Riegelabschnitte und die Nuten der Tragabschnitte sind so 2 B05/049-0
ausgestaltet, dass sie eine axial steckbare und radial formschlüssige Befestigung zwischen dem Leitschaufelträger und der jeweiligen Leitschaufel bereitstellen. Eine Leitschaufelanordnung dieser Art gibt die Möglichkeit, einzelne Leitschaufeln ohne Zerlegung des ganzen Leitschaufelträgers zu montieren und zu demontieren.
Darstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Leitschaufelanordnung bereitzustellen, welche die Möglichkeit der einfachen Montage und Demontage einzelner Leitschaufeln beibehält. Dieses Problem ist durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Riegelabschnitte und die komplementären Tragabschnitte mit axialem Versatz anzuordnen. Die Montage und Demontage der Leitschaufeln ist vereinfacht, da die Axialbewegung der Leitschaufeln, die durchgeführt werden muss, um die Formschlussbefestigung herstellen zu können, signifikant verkleinert ist. Probleme wie Verspannen, Verklemmen und Verkanten entlang des axialen Kontakts sind reduziert. Da sich die zusammenwirkenden Tragabschnitte und Riegelabschnitte in Umfangsrichtung erstrecken, erlaubt die erfindungsgemäße Leitschaufelanordnung ein Verstellen der Leitschaufeln in Umfangsrichtung.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform weist die Plattform einen Hohlraum auf, der radial innen durch eine Basis begrenzt ist und axial sowie umfangsmäßig durch Wände begrenzt ist, die von der Basis nach außen abstehen. Der Leitschaufelträger weist einen gemeinsamen Sammelkanal auf, 3 B05/049-0
der sich in Umfangsrichtung erstreckt. Das Gehäuse weist zumindest einen Kühlgasversorgungskanal auf, der mit dem gemeinsamen Sammelkanal fluidisch verbunden ist. Der Leitschaufelträger weist mehrere Verbindungsöffnungen auf, die jeweils den gemeinsamen Sammelkanal mit einem der Hohlräume fluidisch verbinden. Aufgrund dieses Merkmals umfasst der Leitschaufelträger einen wichtigen Bestandteil eines Kühlgasversorgungspfads. Der genannte gemeinsame Sammelkanal vereinfacht signifikant die Kühlgasversorgung durch das Gehäuse der Strömungsmaschine, da der Kühlgasversorgungskanal des Gehäuses in einem geeigneten Abschnitt des Gehäuses angeordnet werden kann, und weil die Anordnung des Kühlgasversorgungskanals unabhängig ist von der Anordnung der Leitschaufeln.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ermöglicht es die Leitschaufelanordnung, umfangsmäßig benachbarte Leitschaufeln mit einer Spaltdichtungsanordnung auszustatten. Besagte Spaltdichtungsanordnung ist zum Dichten eines Spalts ausgebildet, der sich axial zwischen jeweils zwei umfangsmäßig benachbarten Leitschaufeln erstreckt. Mit Hilfe einer derartigen Spaltdichtungsanordnung kann die Leckage von Kühlgas durch besagten Spalt signifikant reduziert werden. Eine Abnahme der Leckage von Kühlgas hat eine Zunahme des Wirkungsgrads der Strömungsmaschine zur Folge.
Andere Aufgaben und viele der begleitenden Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leichter wahrgenommen und werden besser verstanden durch Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung, sofern diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen berücksichtigt wird. 4 B05/049-0
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in den Zeichnungen dargestellt und werden in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Auf Merkmale, die im wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, wird mit dem (den) gleichen Bezugszeichen Bezug genommen.
Fig. 1 zeigt einen vereinfachten, schematischen Axialschnitt einer
Leitschaufelanordnung entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 zeigt eine Detailansicht gemäß Pfeil Il in Fig. 1 ,
Fig. 3 zeigt einen Umfangsschnitt entsprechend Schnittlinien IM in Fig. 1 ,
Fig. 4 zeigt eine Explosionsdarstellung der Leitschaufelanordnung gemäß Fig. 1.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Entsprechend Fig. 1 weist eine Leitschaufel-Anordnung 1 nach einer Ausführungsform der Erfindung zumindest einen Leitschaufelträger 2 und mehrere Leitschaufeln 3 auf. Die Leitschaufel-Anordnung 1 ist Teil einer Strömungsmaschine 4. Besagte Strömungsmaschine 4 ist insbesondere eine Gasturbine. Grundsätzlich kann die Strömungsmaschine auch eine Dampfturbine oder ein Kompressor sein. Die Leitschaufel-Anordnung 1 weist die Leitschaufeln 3 einer Leitschaufelreihe der Strömungsmaschine 4 auf. Üblicherweise ist die Strömungsmaschine 4 mit mehreren Leitschaufelreihen ausgestattet. 5 B05/049-0
Grundsätzlich kann jede dieser Leitschaufelreihen die erfindungsgemäße Leitschaufel-Anordnung 1 aufweisen.
Der Leitschaufelträger 2 ist an einem Gehäuse 5 der Strömungsmaschine 4 befestigt. Die Leitschaufeln 3 sind am Leitschaufelträger 2 befestigt. Um die Leitschaufelreihe auszubilden, sind die Leitschaufeln 3 in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet.
Jede Leitschaufel 3 weist eine Plattform 6 und ein Strömungsprofil 7 auf, das radial und nach innen von der Plattform 6 absteht. Die Plattform 6 weist einen ersten Riegelabschnitt 8, der auf der linken Seite von Fig. 1 dargestellt ist, und einen zweiten Riegelabschnitt 9 auf, der auf der rechten Seite von Fig. 1 dargestellt ist. Die Riegelabschnitte 8, 9 sind mit einem axialen Abstand zueinander angeordnet. Beispielsweise ist der erste Riegelabschnitt 8 im Bereich einer Abströmseite 10 des Profils 7 angeordnet, während der zweite Riegelabschnitt 9 im Bereich einer Anströmseite 11 des Profils 7 angeordnet ist.
Komplementär zu den Riegelabschnitten 8, 9 weist der Leitschaufelträger 2 einen ersten Tragabschnitt 12 und einen zweiten Tragabschnitt 13 auf. Die beiden Tragabschnitte 12, 13 sind ebenfalls zueinander axial beabstandet. Jeder Riegelabschnitt 8, 9 und der zugehörige Tragabschnitt 12, 13 sind so ausgestaltet, dass sie eine axial steckbare und radial formschlüssige Befestigung zwischen dem Leitschaufelträger 2 und der jeweiligen Leitschaufel 3 bereitstellen. Mit anderen Worten, die zusammenwirkenden Riegelabschnitte 8, 9 und Tragabschnitte 12, 13 eröffnen eine axiale Einsteck- oder Druck-Bewegung zum Montieren und eine axiale Aussteck- oder Zieh-Bewegung zum Demontieren der jeweiligen Leitschaufel 3. Im montierten Zustand begründen die zusammenwirkenden Riegelabschnitte 8, 9 und Tragabschnitte 12, 13 eine 6 B05/049-0
radiale Fixierung mit Formschluss zwischen dem Leitschaufelträger 2 und der jeweiligen Leitschaufel 3.
Zusätzlich weist die Leitschaufel-Anordnung 1 zumindest ein Sicherungselement 14 auf, das am Leitschaufelträger 2 befestigt ist. Besagtes Sicherungselement 14 ist so ausgestaltet, dass es eine axiale Fixierung wenigstens einer der Leitschaufeln 3 bereitstellt. Die Leitschaufel 3 ist in ihrem montierten Zustand mittels des besagten Sicherungselements 14 axial fixiert oder gesichert.
Vorzugsweise erstrecken sich die Tragabschnitte 12, 13 und die Riegelabschnitte 8, 9 in Umfangsrichtung. Während der Montage ist grundsätzlich jede Leitschaufel 3 in Umfangsrichtung verstellbar. Eine solche Verstellung kann vorteilhaft sein, um Spiel zwischen benachbarten Leitschaufeln 3 zu eliminieren oder zu reduzieren. Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform sind der erste Riegelabschnitt 8 und der zweite Riegelabschnitt 9 mit radialem Abstand zueinander angeordnet. Dieses Merkmal führt zu einer axial kompakten Struktur der Leitschaufel-Anordnung 1. Dieses Merkmal reduziert außerdem Herstellungskosten. Selbstverständlich können auch der erste Tragabschnitt 12 und der zweite Tragabschnitt 13 zueinander radial beabstandet sein.
Der erste Tragabschnitt 12 weist einen Innenkragen 15 auf, der radial nach innen vom Leitschaufelträger 2 absteht und sich in Umfangsrichtung erstreckt. Besagter Innenkragen 15 ist mit einer Innenzunge 16 ausgestattet, die sich axial und umfangsmäßig erstreckt. Komplementär dazu weist der erste Riegelabschnitt 8 eine Innennut 17 auf. Besagte Innennut 17 ist axial offen und erstreckt sich umfangsmäßig. Besagte Innenzunge 16 und besagte Innennut 17 sind so ausgestaltet, dass sie eine erste Nut-Feder-Verbindung 18 zwischen dem Leitschaufelträger 2 und der jeweiligen Leitschaufel 3 bereitstellt. Im montierten 7 B05/049-0
Zustand ragt die Innenzunge 16 axial in die Innennut 17 hinein und greift radial an der Plattform 6 an.
Der zweite Riegelabschnitt 9 weist einen Außenkragen 19 auf, der radial nach außen von der Plattform 6 absteht und sich in Umfangsrichtung erstreckt. Besagter Außenkragen 19 ist mit einer Außenzunge 20 ausgestattet, die sich in axialer Richtung und in Umfangsrichtung erstreckt. Dementsprechend ist der zweite Tragabschnitt 13 mit einer Außennut 21 ausgestattet, die axial offen ist und sich umfangsmäßig erstreckt. Besagte Außenzunge 20 und besagte Außennut 21 sind so ausgestaltet, dass sie eine zweite Nut-Feder-Verbindung 22 zwischen dem Leitschaufelträger 2 und der jeweiligen Leitschaufel 3 bereitstellen. Im montierten Zustand erstreckt sich die Außenzunge 20 in die Außennut 21 hinein und greift radial am Leitschaufelträger 2 an.
Wie oben erwähnt, ist die Leitschaufel 3 während der Montage in Umfangsrichtung verstellbar. Um eine eingestellte Position zwischen dem Leitschaufelträger 2 und der jeweiligen Leitschaufel 3 umfangsmäßig zu fixieren, ist ein Riegelstift 23 vorgesehen. Besagter Riegelstift 23 dringt in eine Vertiefung 24 ein, die im Außenkragen 19 ausgespart ist. Besagter Riegelstift 23 ist in eine komplementäre Gewindeöffnung 25 eingeschraubt, die im Leitschaufelträger 2 vorgesehen ist.
Entsprechend Fig. 2 ist die Leitschaufel 3 vorzugsweise mit zumindest einer Auszugsöffnung 26 ausgestattet, die eine Gewindeöffnung ist, die für ein Zusammenwirken mit einer nicht gezeigten Auszugseinrichtung vorgesehen ist. Mittels einer derartigen Auszugseinrichtung ist das Ziehen oder Abziehen der Leitschaufel 3 vom Leitschaufelträger 2 vereinfacht. 8 B05/049-0
Entsprechend Fig. 3 weist die Plattform 6 einen Hohlraum 27 auf, der zum Leitschaufelträger 2 hin offen ist. Besagter Hohlraum 27 ist radial innen durch eine Basis 28 der Plattform 6 begrenzt. Das Strömungsprofil 7 steht von besagter Basis 28 radial nach innen ab. Der Hohlraum 27 ist axial und umfangsmäßig durch Wände 29 begrenzt. Besagte Wände 29 stehen von der Basis 28 radial nach außen ab. Der Hohlraum 27 bildet eine Kühlgasverteilungskammer aus. Beispielsweise enthält das Strömungsprofil 7 einen Kühlgaspfad 30, der durch die Basis 28 mit dem Hohlraum 27 fluidisch verbunden ist.
Der Leitschaufelträger 2 ist mit einem gemeinsamen Sammelkanal 31 ausgestattet. Besagter gemeinsamer Sammelkanal 31 erstreckt sich umfangsmäßig und erstreckt sich vorzugsweise entlang des gesamten Leitschaufelträgers 2. Das Gehäuse 5 ist mit wenigstens einem Kühlgasversorgungskanal 32 ausgestattet, der mit einer nicht gezeigten Kühlgasversorgungseinrichtung fluidisch verbunden ist. Besagter Kühlgasversorgungskanal 32 ist außerdem mit dem gemeinsamen Sammelkanal 31 fluidisch verbunden und versorgt folglich den gemeinsamen Sammelkanal 31 mit Kühlgas. Die Kühlgasströmung ist mittels Pfeilen 33 symbolisiert. Der Leitschaufelträger 2 ist zusätzlich mit mehreren Verbindungsöffnungen 34 ausgestattet. Jede Verbindungsöffnung 34 verbindet fluidisch den gemeinsamen Sammelkanal 31 mit einem der Hohlräume 27. Dementsprechend werden die Hohlräume 27 der Leitschaufeln 3 vom gemeinsamen Sammelkanal 31 über die jeweilige Verbindungsöffnung 34 mit Kühlgas versorgt. Im Hohlraum 27 kann eine Prallplatte 43 angeordnet sein.
Die Verwendung eines gemeinsamen Sammelkanals 31 zur Versorgung mehrerer oder aller Leitschaufeln 3 mit Kühlgas, das vorzugsweise Luft oder Dampf ist, hat den Vorteil, dass die Kühlgasversorgung der jeweiligen Leitschaufel 3 aufgrund etwa gleicher Kühlgaspfadkonfigurationen zwischen dem 9 B05/049-0
gemeinsamen Sammelkanal 31 und den Hohlräumen 27 der jeweiligen Leitschaufeln 3 mit dem gleichen Druck bereitgestellt werden kann. Zusätzlich kann der wenigstens eine Kühlgasversorgungskanal 32 innerhalb des Gehäuses 5 unabhängig von der Position der jeweiligen Leitschaufel 3 angeordnet werden. Auch kann die Anzahl der Kühlgasversorgungskanäle 32 kleiner sein als die Anzahl der mit Kühlgas zu versorgenden Leitschaufeln 3. Die Flexibilität für die Auslegung des Gehäuses 5 ist erhöht, wodurch die Herstellungskosten für das Gehäuse 5 reduziert sind.
Eine der Wände 29, welche den Hohlraum 27 im Bereich der Abströmseite 10 des Strömungsprofils 7 axial begrenzt, ist mit dem ersten Riegelabschnitt 8 versehen. Die andere Wand 29, welche den Hohlraum 27 im Bereich der Anströmseite 11 des Strömungsprofils 7 axial begrenzt, ist mit dem zweiten Riegelabschnitt 9 ausgestattet. Dementsprechend erstreckt sich der Hohlraum 27 axial von der Abströmseite 10 bis zur Anströmseite 11. In Umfangsrichtung erstreckt sich besagter Hohlraum 27 über die gesamte Umfangserstreckung der Basis 28.
Entsprechend Fig. 3 sind umfangsmäßig benachbarte Leitschaufeln 3 mit einer Spaltdichtungsanordnung 35 ausgestattet. Besagte Spaltdichtungsanordnung 35 ist zum Dichten eines Spalts 36 ausgestaltet, der jeweils zwischen zwei umfangsmäßig benachbarten Leitschaufeln 3 ausgebildet ist. Besagter Spalt 36 erstreckt sich axial zwischen den zwei benachbarten Leitschaufeln 3. Insbesondere erstreckt sich der Spalt 36 zwischen zwei Wänden 29, welche die Hohlräume 27 besagter Leitschaufeln 3 umfangsmäßig begrenzen.
Besagte Spaltdichtungsanordnung 35 weist eine radiale Dichtplatte 37 auf, die sich umfangsmäßig und axial erstreckt. Senkrecht zu ihrer Erstreckung besitzt die radiale Dichtplatte 37 eine relativ kleine Dicke, da die radiale Dichtplatte 37 als 10 B05/049-0
Platte ausgeformt ist. Die Plattformen 6 der beiden benachbarten Leitschaufeln 3 sind mit zwei radialen Dichtschlitzen 38 versehen. Besagtes Paar radialer Dichtschlitze 38 ist einander umfangsmäßig gegenüberliegend angeordnet und erstreckt sich axial und umfangsmäßig. Die radiale Dichtplatte 37 ist in den radialen Dichtschlitz 38 eingesetzt, um eine radiale Dichtungswirkung zu erzielen.
Entsprechend Fig. 1 kann die Spaltdichtungsanordnung 35 auch eine erste axiale Dichtplatte 39 aufweisen, die im Bereich des ersten Riegelabschnitts 8 angeordnet ist. Besagte erste axiale Dichtplatte 39 erstreckt sich umfangsmäßig und radial. Senkrecht zu ihrer Erstreckung besitzt die erste axiale Dichtplatte 39 eine relativ kleine Dicke. Die Plattformen 6 der beiden benachbarten Leitschaufeln 3 sind mit zwei umfangsmäßig gegenüberliegenden ersten axialen Dichtschlitzen 40 versehen. Besagte erste axiale Dichtschlitze 40 erstrecken sich umfangsmäßig und radial. Die erste axiale Dichtplatte 39 ist in besagtes Paar erster axialer Dichtschlitze 40 eingesetzt, um eine axiale Dichtwirkung zu erzielen.
Zusätzlich weist die Spaltdichtungsanordnung 35 auch eine zweite axiale Dichtplatte 41 auf, die sich parallel zu ersten axialen Dichtplatte 39 erstreckt. Besagte zweite axiale Dichtplatte 41 ist im Bereich des zweiten Riegelabschnitts 9 angeordnet. Die Plattformen 6 der beiden benachbarten Leitschaufeln 3 sind ebenfalls mit zwei umfangsmäßig gegenüberliegenden zweiten axialen Dichtschlitzen 42 versehen, in welche die zweite axiale Dichtplatte 41 eingesetzt ist, um eine axiale Dichtwirkung zu erzielen.
Entsprechend Fig. 4 kann jede einzelne Leitschaufel 3 unabhängig von anderen Leitschaufeln 3 montiert und demontiert werden. Insbesondere muss der Leitschaufelträger 2 für die Montage und Demontage der Leitschaufeln 3 nicht demontiert werden. 11 B05/049-0
Für die Montage der Leitschaufel 3 am Leitschaufelträger 2 wird die jeweilige Leitschaufel 3 entsprechend einem Pfeil 44 axial bewegt. In einer Endphase dieser Axialbewegung werden durch axiales Einstecken der Zungen 16, 20 in die jeweiligen Nuten 17, 21 die beiden Nut-Feder-Verbindungen 18, 22 hergestellt. Nach diesem Einsteckvorgang ist die jeweilige Leitschaufel 3 mittels des durch die Nut-Feder-Verbindungen 18, 22 bereitgestellten Formschlusses radial am Leitschaufelträger 2 befestigt.
Um die Leitschaufel 3 bezüglich des Leitschaufelträgers 2 umfangsmäßig zu fixieren, wird der Riegelstift 23 montiert. Nach dem Montieren des Riegelstifts 23 wird das Sicherungselement 14 am Leitschaufelträger 2 montiert. Vorzugsweise sind das Sicherungselement 14 und der Leitschaufelträger 2 mit zwei Nut-Feder- Verbindungen 45 ausgestattet, die den Nut-Feder-Verbindungen 18, 22 zwischen der Leitschaufel 3 und dem Leitschaufelträger 2 ähneln. Das Sicherungselement 14 ist am Leitschaufelträger 2 mittels wenigstens einem Riegelbolzen 46 in Verbindung mit wenigstens einem Einlasssegment 47 befestigt. Besagtes Einlasssegment 24 ist mit einer Außenstufe 48 ausgestattet. Die Plattform 6 ist mit einer Innenstufe 49 versehen, die bezüglich der Montagerichtung 44 am hinteren Ende der Plattform 6 angeordnet ist. Im montierten Zustand entsprechend Fig. 1 steht die Außenstufe 48 des Einlasssegments 47 mit der Innenstufe 49 der Leitschaufel 3 in Eingriff. Folglich wird das Einlasssegment 47 von der Leitschaufel 3 getragen. Das Einlasssegment 47 kann zusätzlich durch weitere, nicht gezeigte Befestigungsmittel am Leitschaufelträger 2 befestigt sein.
Der Riegelbolzen 46 durchdringt das Sicherungselement 14 innerhalb einer Durchgangsöffnung 50 und ragt in ein Sackloch 51 hinein, das am Leitschaufelträger 2 ausgebildet ist. Im montierten Zustand ist besagter Riegelbolzen 46 radial innen durch das Einlasssegment 47 getragen. Radial 12 B05/049-0
außen ist der Riegelbolzen 46 mittels einer Druckfeder 52 durch den Leitschaufelträger 2 getragen. Der Riegelbolzen 46 sichert die axiale Position des Sicherungselements 14 und die Abstützung zwischen den beiden Stufen 48 und 49.
13 B05/049-0
Bezugszeichenliste
Leitschaufel-Anordnung
Leitschaufelträger
Leitschaufel
Strömungsmaschine
Gehäuse
Plattform
Strömungsprofil erster Riegelabschnitt zweiter Riegelabschnitt
Abströmseite von 7
Anströmseite von 7 erster Tragabschnitt zweiter Tragabschnitt
Sicherungselement
Innenkragen
Innenzunge
Innennut erste Nut-Feder-Verbindung
Außen kragen
Außenzunge
Außennut zweite Nut-Feder-Verbindung
Riegelstift 14 B05/049-0
Vertiefung
Gewindeöffnung
Auszugsöffnung
Hohlraum
Basis
Wand
Kühlgaspfad gemeinsamer Sammelkanal
Kühlgasversorgungskanal
Kühlgasströmung
Verbindungsöffnung
Spaltdichtungsanordnung
Spalt radiale Dichtplatte radialer Dichtschlitz erste axiale Dichtplatte erster axialer Dichtschlitz zweite axiale Dichtplatte zweiter axialer Dichtschlitz
Prallplatte
Montagerichtung
Nut-Feder-Verbindung
Riegelbolzen
Einlasssegment
Außenstufe
Innenstufe
Durchgangsöffnung
Sackloch
Druckfeder

Claims

15 B05/049-0Patentansprüche
1. Leitschaufel-Anordnung einer Strömungsmaschine (4), insbesondere einer Gasturbine, umfassend: zumindest einen Leitschaufelträger (2), der an einem Gehäuse (5) einer
Strömungsmaschine (4) befestigt ist, mehrere Leitschaufeln (3), die am Leitschaufelträger (2) befestigt sind und in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, wobei jede Leitschaufel (3) eine Plattform (6) aufweist, umfassend einen ersten Riegelabschnitt (8) und axial dazu beabstandet einen zweiten
Riegelabschnitt (9), wobei der Leitschaufelträger (2) einen ersten Tragabschnitt (12) und axial beabstandet dazu einen zweiten Tragabschnitt (13) aufweist, wobei jeder Riegelabschnitt (8, 9) und der jeweilige Tragabschnitt (12, 13) so ausgestaltet sind, dass sie eine axial steckbare und radial formschlüssige Befestigung zwischen dem Leitschaufelträger (2) und der jeweiligen Leitschaufel (3) bereitstellen, wobei zumindest ein Sicherungselement (14) am Leitschaufelträger (2) befestigt ist und so ausgestaltet ist, dass es eine axiale Fixierung zumindest einer der Leitschaufeln (3) bereitstellt.
2. Leitschaufelanordnung nach Anspruch 1 , wobei sich die Tragabschnitte (12, 13) und die Riegelabschnitte (8, 9) in Umfangsrichtung erstrecken, und/oder 16 B05/049-0
wobei der erste Riegelabschnitt (8) und der zweite Riegelabschnitt (9) mit radialem Abstand zueinander angeordnet sind, und/oder wobei der erste Tragabschnitt (12) und der zweite Tragabschnitt (13) mit radialem Abstand zueinander angeordnet sind.
3. Leitschaufel-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Tragabschnitt (12) einen Innenkragen (15) aufweist, der radial nach innen absteht und sich in Umfangsrichtung erstreckt, wobei der Innenkragen (15) mit einer Innenzunge (16) versehen ist, die sich axial und umfangsmäßig erstreckt, wobei der erste Riegelabschnitt (8) eine Innennut (17) aufweist, die axial offen ist und sich umfangsmäßig erstreckt, wobei Innenzunge (16) und Innennut (17) so ausgestaltet sind, dass sie zwischen dem Leitschaufelträger (2) und der jeweiligen Leitschaufel (3) eine erste Nut-Feder-Verbindung (18) bereitstellen.
4. Leitschaufel-Anordnung nach Anspruch 1 oder irgendeinem der vorausgehenden Ansprüche, wobei der zweite Riegelabschnitt (9) einen Außenkragen (19) aufweist, der radial nach außen absteht und sich in Umfangsrichtung erstreckt, wobei der Außenkragen (19) mit einer Außenzunge (20) versehen ist, die sich axial und umfangsmäßig erstreckt, wobei der zweite Tragabschnitt (13) eine Außennut (21 ) aufweist, die axial offen ist und sich umfangsmäßig erstreckt, wobei Außenzunge (20) und Außennut (21 ) so ausgestaltet sind, dass sie zwischen dem Leitschaufelträger (2) und der jeweiligen Leitschaufel (3) eine zweite Nut-Feder-Verbindung (22) bereitstellen. 17 B05/049-0
5. Leitschaufel-Anordnung nach Anspruch 1 oder irgendeinem der vorausgehenden Ansprüche, wobei jede Plattform (6) oder wenigstens eine der Plattformen (6) einen
Hohlraum (27) aufweist, der radial nach innen durch eine Basis (28) begrenzt ist und axial sowie umfangsmäßig durch Wände (29) begrenzt ist, die radial nach außen von der Basis (28) abstehen, wobei der Leitschaufelträger (2) einen gemeinsamen Sammelkanal (31 ) aufweist, der sich umfangsmäßig erstreckt, wobei das Gehäuse (5) zumindest einen Kühlgasversorgungskanal (32) aufweist, der mit dem gemeinsamen Sammelkanal (31 ) fluidisch verbunden ist, wobei der Leitschaufelträger (2) mehrere Verbindungsöffnungen (34) aufweist, die jeweils den gemeinsamen Sammelkanal (31) mit einem der
Hohlräume (27) fluidisch verbindet.
6. Leitschaufel-Anordnung nach Anspruch 5, wobei eine der Wände (29), die den Hohlraum axial begrenzt, mit dem ersten Riegelabschnitt (8) ausgestattet ist, und/oder wobei die andere Wand (29), die den Hohlraum (27) axial begrenzt, mit dem zweiten Riegelabschnitt (9) ausgestattet ist.
7. Leitschaufel-Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, wobei jede Leitschaufel ein Strömungsprofil (7) aufweist, das radial nach innen von der Basis (28) absteht, wobei jedes Strömungsprofil (7) einen Kühlgaspfad (30) enthält, der durch die Basis (28) mit dem Hohlraum (27) fluidisch verbunden ist.
8. Leitschaufel-Anordnung nach Anspruch 1 oder irgendeinem der vorausgehenden Ansprüche, 18 B05/049-0
wobei umfangsmäßig benachbarte Leitschaufeln (3) mit einer Spaltdichtungsanordnung (35) versehen sind, die zum Abdichten eines Spalts (36) ausgestaltet ist, der sich axial zwischen jeweils zwei umfangsmäßig benachbarten Leitschaufeln (3) erstreckt.
9. Leitschaufelanordnung nach Anspruch 8, umfassend zumindest eines der folgenden Merkmale: die Spaltdichtungsanordnung (35) weist eine erste axiale Dichtplatte (39) auf, die im Bereich des ersten Riegelabschnitts (8) angeordnet ist und sich umfangsmäßig und radial erstreckt; die Plattformen (6) der beiden benachbarten Leitschaufeln (3) sind mit zwei umfangsmäßig gegenüberliegenden ersten axialen Dichtschlitzen (40) versehen, in welche die erste axiale Dichtplatte (39) eingesetzt ist; die Dichtungsanordnung (35) weist eine zweite axiale Dichtplatte (41 ) auf, die im Bereich des zweiten Riegelabschnitts (9) angeordnet ist und sich umfangsmäßig und radial erstreckt; die Plattformen (6) der beiden benachbarten Leitschaufeln (3) sind mit zwei umfangsmäßig gegenüberliegenden zweiten axialen Dichtschlitzen (42) versehen, in welche die zweite axiale Dichtplatte (41 ) eingesetzt ist; die Spaltdichtungsanordnung (35) weist eine radiale Dichtplatte (37) auf, die sich umfangsmäßig und axial erstreckt; die Plattformen (6) der beiden benachbarten Leitschaufeln (3) sind mit zwei umfangsmäßig gegenüberliegenden radialen Dichtschlitzen (38) versehen, in welche die radiale Dichtplatte (37) eingesetzt ist,.
10. Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, umfassend zumindest eine Reihe aus Leitschaufeln (3), die mit der Leitschaufel-Anordnung (1) nach Anspruch 1 oder irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9 ausgestattet ist.
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