EP2218918A1 - Axialturboverdichter für eine Gasturbine mit geringen Spaltverlusten und Diffusorverlusten - Google Patents

Axialturboverdichter für eine Gasturbine mit geringen Spaltverlusten und Diffusorverlusten Download PDF

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EP2218918A1
EP2218918A1 EP09002056A EP09002056A EP2218918A1 EP 2218918 A1 EP2218918 A1 EP 2218918A1 EP 09002056 A EP09002056 A EP 09002056A EP 09002056 A EP09002056 A EP 09002056A EP 2218918 A1 EP2218918 A1 EP 2218918A1
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EP
European Patent Office
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shaft cover
blade
axial
tips
turbo compressor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09002056A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
François Dr. Benkler
Karl Dr. Klein
Torsten Matthias
Achim Schirrmacher
Oliver Dr. Schneider
Vadim Shevchenko
Ulrich Dr. Waltke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
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Priority to CN201080008181.2A priority patent/CN102317634B/zh
Priority to PCT/EP2010/050933 priority patent/WO2010091956A1/de
Priority to JP2011549507A priority patent/JP5567036B2/ja
Priority to US13/201,065 priority patent/US20110311355A1/en
Priority to EP10702467A priority patent/EP2396555A1/de
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/545—Ducts
    • F04D29/547—Ducts having a special shape in order to influence fluid flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F04D29/542—Bladed diffusers

Definitions

  • the invention relates to a Axialturbover Why a gas turbine, wherein the Axialturbover Why a gas turbine has low gap losses.
  • a gas turbine has a turbocompressor, for example, in axial construction.
  • the turbocompressor has a housing with a stator attached thereto and a rotor surrounded by the housing.
  • the rotor has a shaft on which the rotor is driven in rotation.
  • a shaft cover Surrounding the shaft, a shaft cover is provided, whose outer contour together with the inner contour of the housing forms part of the flow channel through the turbocompressor.
  • the flow channel has a cross section which widens in the flow direction, so that the flow channel is designed as a diffuser.
  • the rotor has a plurality of rotor stages, each formed by a row of rotor blades. Furthermore, the stator has a plurality of stator blade rows, which are arranged alternately to the rows of rotor blades when viewed in the axial direction. Conventionally, seen in the flow direction after the last row of rotor blades, a row of vanes and then a Nachleitschaufelsch arranged.
  • the rows of vanes have a plurality of blades, which are fastened with their one end respectively to the housing and with its other end pointing in the direction of the shaft.
  • a blade tip is formed, which faces the shaft cover and is disposed immediately adjacent.
  • the distance between the blade tips and the shaft cover is formed as a radial gap, which is dimensioned such that on the one hand, the blade tips do not abut the shaft cover during operation of the gas turbine and, on the other hand, the leakage flow through the radial gap that occurs during operation of the gas turbine is as low as possible.
  • This gap must therefore be designed as low as possible, so that a high efficiency can be achieved and the full blading potential of the compressor can be exploited.
  • the casing of the turbo-compressor is massively designed to withstand the pressure and temperature stresses in the operation of the gas turbine.
  • the housing is rigid, so that the load application to the housing during operation of the gas turbine has only a small deformation of the housing result.
  • the shaft cover is exposed to lower mechanical stresses during operation of the gas turbine, whereby the shaft cover is made thinner and less massive than the housing.
  • the shaft cover is formed with smaller wall thicknesses compared to the housing and typically has different material properties than the housing, the shaft cover heats up faster than the housing with the guide blade rows attached thereto. This has the consequence that for starting and stopping the gas turbine, the shaft cover and the housing have a different thermal expansion rate, so that when starting and stopping the gas turbine, the height of the radial gap changes, the radial gap when starting is temporarily smaller and larger when starting.
  • the radial gap is provided with a minimum height dimensioned such that in every operating state of the gas turbine - stationary and unsteady - the blade tips almost never touch the shaft cover. This has the consequence that at the blade tips a corresponding dimensioned radial gap is maintained, which leads to a reduction in the efficiency of the gas turbine.
  • the blockage caused by the radial gap leads to a reduction of the main flow component, whereby the pressure recovery in the diffuser is reduced and disadvantageous detachment phenomena may occur.
  • the object of the invention is to provide a Axialturbover Actually Noticer for a gas turbine, which has a high efficiency and high reliability.
  • the axial turbocompressor for a gas turbine engine comprises a vane grille formed by vanes with hub-side freestanding blade tips, and a stationary shaft cover located immediately adjacent the blade tips on the hub side and defining the flow passage of the axial compressor with a gap between the shaft cover and the blade tips is formed, which is minimally dimensioned so that just the assembling of the Axialturbover Whyrs betechnikstelligbar, and in the shaft cover a plurality of recesses is provided, each blade tip is associated with one of the recesses immediately adjacent to its associated blade tip and so is dimensioned such that during operation of the Axialturbover Whyrs each blade tip is plunged into its associated recess without one of the blade tips, the shaft cover significantly affected.
  • the gap between the blade tip and the shaft cover is set to the minimum necessary mounting gap, so that the height of the gap is reduced to the assembly-related minimum.
  • the height of the minimal necessary mounting gap is chosen such that the Einkugeln the guide vane grille, in particular the rear vane grille, can be accomplished.
  • the gap between the blade tips and the shaft cover is provided with a minimum height that is selected such that, as in all imaginable operating conditions of the gas turbine, the blade tips hardly or not touch the shaft cover. This results in the gap with such a height that flows through the gap a significant mass flow of leakage flow, which leads to an undesirable efficiency reduction of the gas turbine.
  • the gap is set to the minimum possible gap, namely to the minimum necessary assembly gap, so that the leakage flow through the gap is minimal.
  • the axial turbocompressor has a high pressure recovery in the diffuser section and thus a high efficiency.
  • the blade tips may dip into the recesses so that, although the gap is reduced to the minimum necessary assembly gap, noxious contact of the blade tips with the shaft cover during operation of the axial turbocompressor is inhibited.
  • the flow around the blade tip decreases, as a result of which the leakage flow at the blade tip also decreases.
  • the efficiency of the guide vane grille increases and losses and separations in the diffuser located downstream of the axial turbo-compressor are reduced.
  • the degree of expansion of the diffuser ie the diffuser angle of the diffuser, may be greater than would be the case with a conventional diffuser. This is accompanied by a reduction in the overall length of the gas turbine compared to a conventional gas turbine.
  • a honeycomb-like and / or felt-like structure is applied to the bottom of the depression, which can yield when touched by the blade tip.
  • the honeycomb-like structure is a honeycomb.
  • the blade tip can dip into the honeycomb-like and / or felt-like structure, whereby the blade tip is not damaged.
  • the flow around the blade tip decreases when the blade tip is immersed in its associated recess during a certain operating state and digs into the honeycomb-like and / or felt-like structure. This advantageously additionally reduces the leakage flow at the blade tip.
  • the recesses have an outline shape on the surface of the shaft cover, which is modeled after the profile of the associated vanes on the blade tip, and have a predetermined depth.
  • the material of the shaft cover is arranged around the blade tip immersed in the recess such that, on the one hand, the blade tip does not hit the shaft cover when immersed in the recess and, on the other hand, the flow around the blade tip decreases.
  • the depth of the depressions is determined such that during operation of the axial turbocompressor, the radial relative movements between the blade tips and the shaft seal can be compensated.
  • the contour of the recesses is determined such that during operation of the Axialturbover Whyrs the axial relative movements between the blade tips and the shaft seal can be compensated.
  • FIGS. 1 and 2 As it is from the FIGS. 1 and 2 As can be seen, has a Axialturbover Noticer 1 a Leitschaufelgitter 2, which is formed by a plurality of vanes 3.
  • the guide vanes 3 are arranged in a row in the circumferential direction of the axial turbo-compressor 1 and have a longitudinal extent in the radial direction of the axial turbo-compressor 1.
  • the Axialturbover Noticer 1 a housing 5, on the inside of the vanes 3 are fixed. Facing away from the housing 5, the guide vanes 3 have a blade tip 4 which points inwardly into the housing 5.
  • a shaft cover 6 is arranged directly on the blade tips 3, which is a circumferentially symmetrical Ring is formed.
  • a plurality of recesses 7 is provided at the blade tips 4 facing outside of the shaft cover 6, a plurality of recesses 7 is provided. Each recess 7 is associated with a different blade tip 4, wherein the recess 7 is located immediately adjacent to its associated vane tip 4.
  • Each recess 7 has at the blade tips 4 facing the outside of the shaft cover 6 has an outline 8, which is modeled on the profile shape of the guide vane 3 on the vane tip 4. Further, each recess 7 is provided with a depth 9 in the shaft cover 6. The shape of the outline 8 and the depth 9 are determined such that, during operation of the axial turbocompressor, each blade tip 4 can dip into its associated recess 7, whereby the blade tip 4 does not or hardly touches the wave cover 6 when immersed.
  • a honeycomb structure 10 is applied as shown in FIG. 1 is shown by way of example for the middle recess 7. If the blade tips 4 touch the honeycomb structure 10 during operation of the axial turbocompressor, the honeycomb structure 10 yields, so that the blade tip 4 presses into the honeycomb structure 10.

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Abstract

Ein Axialturboverdichter für eine Gasturbine weist ein Leitschaufelgitter (2), das von Leitschaufeln (3) mit nabenseitig freistehenden Schaufelspitzen (4) gebildet ist, und eine stationären Wellenabdeckung (6) auf, die nabenseitig den Schaufelspitzen (4) unmittelbar benachbart angeordnet ist und den Strömungskanal des Axialverdichters (1) abgrenzt, wobei zwischen der Wellenabdeckung (6) und den Schaufelspitzen (4) ein Spalt ausgebildet ist, der derart minimal dimensioniert ist, dass gerade noch das Zusammenbauen des Axialturboverdichters (1) bewerkstelligbar ist, und in der Wellenabdeckung (6) eine Mehrzahl von Vertiefungen (7) vorgesehen ist, wobei einer jeden Schaufelspitze (4) eine der Vertiefungen (7) zugeordnet ist, die der ihr zugeordneten Schaufelspitze (4) unmittelbar benachbart angeordnet und derart dimensioniert ist, dass beim Betrieb des Axialturboverdichters (1) jede Schaufelspitze (4) in ihre zugeordnete Vertiefung (7) eintauchbar ist, ohne dass eine der Schaufelspitzen (4) die Wellenabdeckung (6) maßgeblich berührt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Axialturboverdichter für eine Gasturbine, wobei der Axialturboverdichter geringe Spaltverluste hat.
  • Eine Gasturbine weist einen Turboverdichter beispielsweise in Axialbauweise auf. Der Turboverdichter weist ein Gehäuse mit einem daran angebrachten Stator und einen Rotor auf, der von dem Gehäuse umgeben ist. Der Rotor weist eine Welle auf, an der der Rotor drehantreibbar ist. Die Welle umgebend ist eine Wellenabdeckung vorgesehen, deren Außenkontur zusammen mit der Innenkontur des Gehäuses einen Teil des Strömungskanals durch den Turboverdichter bildet. Der Strömungskanal hat einen in Strömungsrichtung sich aufweitenden Querschnitt, so dass der Strömungskanal als ein Diffusor ausgebildet ist.
  • Der Rotor weist eine Mehrzahl von Rotorstufen auf, die jeweils von einer Rotorschaufelreihe gebildet sind. Ferner weist der Stator eine Mehrzahl von Statorschaufelreihen auf, die in Axialrichtung gesehen abwechselnd zu den Rotorschaufelreihen angeordnet sind. Herkömmlich ist in Strömungsrichtung gesehen nach der letzten Rotorschaufelreihe eine Leitschaufelreihe und danach eine Nachleitschaufelreihe angeordnet.
  • Die Leitschaufelreihen weisen eine Mehrzahl an Schaufeln auf, die mit ihrem einen Ende jeweils an dem Gehäuse befestigt sind und mit ihrem andern Ende in Richtung zu der Welle zeigen. An dem anderen Ende der Leitschaufel ist eine Schaufelspitze ausgebildet, die der Wellenabdeckung zugewandt und unmittelbar benachbart angeordnet ist. Der Abstand zwischen den Schaufelspitzen und der Wellenabdeckung ist als ein Radialspalt ausgebildet, der derart dimensioniert ist, dass einerseits die Schaufelspitzen beim Betrieb der Gasturbine an die Wellenabdeckung nicht anstoßen und andererseits die beim Betrieb der Gasturbine sich einstellende Leckageströmung durch den Radialspalt möglichst gering ist. Dieser Spalt ist deshalb so gering wie möglich auszulegen, damit ein hoher Wirkungsgrad erzielt und das volle Beschaufelungspotential des Verdichters ausgeschöpft werden kann.
  • Das Gehäuse des Turboverdichters ist massiv konstruiert, um den Druck- und Temperaturbeanspruchungen beim Betrieb der Gasturbine standhalten zu können. Ferner ist das Gehäuse steif ausgeführt, damit der Lasteintrag auf das Gehäuse beim Betrieb der Gasturbine eine nur kleine Verformung des Gehäuses zur Folge hat. Im Gegensatz dazu ist die Wellenabdeckung beim Betrieb der Gasturbine geringeren mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt, wodurch die Wellenabdeckung dünner und weniger massiv als das Gehäuse ausgeführt ist.
  • Dadurch, dass die Wellenabdeckung mit kleineren Wandstärken im Vergleich zum Gehäuse ausgebildet ist und in der Regel andere Materialeigenschaften als das Gehäuse hat, erwärmt sich die Wellenabdeckung schneller als das Gehäuse mit den daran befestigten Leitschaufelreihen. Dies hat zur Folge, dass zum Anfahren und Abfahren der Gasturbine die Wellenabdeckung und das Gehäuse eine unterschiedliche Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit haben, so dass sich beim Anfahren und Abfahren der Gasturbine die Höhe des Radialspalts ändert, wobei der Radialspalt beim Anfahren temporär kleiner und beim Abfahren größer ist.
  • Damit beim Betrieb des Turboverdichters die Schaufelspitzen der Leitschaufelreihe nicht an die Wellenabdeckung anstoßen und diese beschädigen ist der Radialspalt mit einer derart dimensionierten Minimalhöhe versehen, dass in jedem Betriebszustand der Gasturbine - stationär wie instationär - die Schaufelspitzen die Wellenabdeckung so gut wie nie berühren. Dies hat zur Folge, dass an den Schaufelspitzen ein entsprechend dimensionierter Radialspalt vorgehalten ist, der zu einer Reduktion des Wirkungsgrades der Gasturbine führt.
  • Ferner führt die von dem Radialspalt verursachte Blockage zu einer Reduktion der Hauptströmungskomponente, wodurch der Druckrückgewinn im Diffusor reduziert wird und nachteilige Ablösephänomene auftreten können.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Axialturboverdichter für eine Gasturbine zu schaffen, der einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Betriebssicherheit hat.
  • Der erfindungsgemäße Axialturboverdichter für eine Gasturbine weist ein Leitschaufelgitter, das von Leitschaufeln mit nabenseitig freistehenden Schaufelspitzen gebildet ist, und eine stationäre Wellenabdeckung auf, die nabenseitig den Schaufelspitzen unmittelbar benachbart angeordnet ist und den Strömungskanal des Axialverdichters abgrenzt, wobei zwischen der Wellenabdeckung und den Schaufelspitzen ein Spalt ausgebildet ist, der derart minimal dimensioniert ist, dass gerade noch das Zusammenbauen des Axialturboverdichters bewerkstelligbar ist, und in der Wellenabdeckung eine Mehrzahl von Vertiefungen vorgesehen ist, wobei einer jeden Schaufelspitze eine der Vertiefungen zugeordnet ist, die der ihr zugeordneten Schaufelspitze unmittelbar benachbart angeordnet und derart dimensioniert ist, dass beim Betrieb des Axialturboverdichters jede Schaufelspitze in ihre zugeordnete Vertiefung eintauchbar ist, ohne dass eine der Schaufelspitzen die Wellenabdeckung maßgeblich berührt.
  • Dadurch ist der Spalt zwischen der Schaufelspitze und der Wellenabdeckung auf den minimal notwendigen Montagespalt eingestellt, so dass die Höhe des Spalts auf das montagebedingte Minimum reduziert ist. Die Höhe des minimal notwendigen Montagespalts ist derart gewählt, dass das Einkugeln der Leitschaufelgitter, insbesondere der hinteren Leitschaufelgitter, bewerkstelligbar ist.
  • In einem herkömmlichen Turboverdichter ist der Spalt zwischen den Schaufelspitzen und der Wellenabdeckung mit einer derart gewählten, minimal notwendigen Höhe versehen, dass so gut wie in allen denkbaren Betriebszuständen der Gasturbine die Schaufelspitzen die Wellenabdeckung kaum oder nicht berühren. Dadurch ergibt sich der Spalt mit der derartigen Höhe, dass durch den Spalt ein merklicher Massenstrom an Leckageströmung strömt, der zu einer unerwünschten Wirkungsgradabsenkung der Gasturbine führt.
  • Hingegen ist beim erfindungsgemäßen Axialturboverdichter der Spalt auf den minimal möglichen Spalt, nämlich auf den minimal notwendigen Montagespalt, eingestellt, so dass die Leckageströmung durch den Spalt minimal ist. Dadurch hat der Axialturboverdichter einen hohen Druckrückgewinn in dem Diffusorabschnitt und somit einen hohen Wirkungsgrad.
  • Ferner können die Schaufelspitzen beim Betrieb des Axialturboverdichters in die Vertiefungen eintauchen, so dass, obwohl der Spalt auf den minimal notwendigen Montagespalt reduziert ist, eine schädliche Berührung der Schaufelspitzen mit der Wellenabdeckung beim Betrieb des Axialturboverdichters unterbunden ist.
  • Taucht die Schaufelspitze während eines bestimmten Betriebszustandes in ihre zugeordnete Vertiefung ein, so nimmt die Umströmung der Schaufelspitze ab, wodurch ebenfalls die Leckageströmung an der Schaufelspitze abnimmt. Dadurch steigt der Wirkungsgrad des Leitschaufelgitters und Verluste sowie Ablösungen in dem stromab des Axialturboverdichters liegenden Diffusor sind reduziert. Insgesamt folgt aus dem verbesserten Spaltverhalten ein gutes Gesamtmaschinenverhalten und ein hoher Gesamtmaschinenwirkungsgrad der Gasturbine. Im Umkehrschluss hierzu kann der Aufweitungsgrad des Diffusors, d.h. der Diffusorwinkel des Diffusors, größer gewählt sein, als dies bei einem herkömmlichen Diffuser der Fall wäre. Damit geht einher eine Reduktion der Baulänge der Gasturbine verglichen mit einer herkömmlichen Gasturbine.
  • Es ist bevorzugt, dass am Grund der Vertiefung eine honigwabenartige und/oder filzartige Struktur aufgebracht ist, die bei Berührung durch die Schaufelspitze nachgeben kann. Bevorzugt ist die honigwabenartige Struktur ein Honeycomb.
  • Dadurch kann die Schaufelspitze in die honigwabenartige und/oder filzartige Struktur eintauchen, wobei die Schaufelspitze nicht beschädigt wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der Abstand zwischen der Schaufelspitze und der honigwabenartigen und/oder filzartigen Struktur klein ausgeführt ist. Somit nimmt die Umströmung der Schaufelspitze ab, wenn die Schaufelspitze während eines bestimmten Betriebszustandes in ihrer zugeordneten Vertiefung eintaucht und sich in die honigwabenartige und/oder filzartige Struktur eingräbt. Dadurch nimmt vorteilhaft zusätzlich die Leckageströmung an der Schaufelspitze ab.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass die Vertiefungen einen Umrissverlauf an der Oberfläche der Wellenabdeckung haben, der dem Profil der ihr zugeordneten Leitschaufeln an der Schaufelspitze nachempfunden ist, und eine vorbestimmte Tiefe haben.
  • Somit ist um die in die Vertiefung eingetauchte Schaufelspitze das Material der Wellenabdeckung derart angeordnet, dass einerseits die Schaufelspitze beim Eintauchen in die Vertiefung nicht an die Wellenabdeckung stößt und andererseits die Umströmung der Schaufelspitze abnimmt.
  • Bevorzugt ist, dass die Tiefe der Vertiefungen derart bestimmt ist, dass im Betrieb des Axialturboverdichters die radialen Relativbewegungen zwischen den Schaufelspitzen und der Wellenabdichtung kompensierbar sind.
  • Dadurch ist vorteilhaft erreicht, dass ein Zusammenstoßen der Schaufelspitze mit der Wellenabdeckung im Betrieb des Axialturboverdichters unterbunden ist, so dass die Betriebssicherheit des Axialturboverdichters hoch ist.
  • Außerdem ist es bevorzugt, dass der Umrissverlauf der Vertiefungen derart bestimmt ist, dass im Betrieb des Axialturboverdichters die axialen Relativbewegungen zwischen den Schaufelspitzen und der Wellenabdichtung kompensierbar sind.
  • Somit ist es unterbunden, dass im Betrieb des Axialturboverdichters die Schaufelspitzen bei axialen Relativbewegungen zwischen den Schaufelspitzen und der Wellenabdichtung die Schaufelspitzen die Wellenabdichtung berühren, so dass die Betriebssicherheit des Axialturboverdichters hoch ist.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Axialturboverdichters anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen gezeigt. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts des Axialturboverdichters und
    Figur 2
    eine Ansicht entlang der Schaufellängsachse des Ausschnitts aus Figur 1.
  • Wie es aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, weist ein Axialturboverdichter 1 ein Leitschaufelgitter 2 auf, das von einer Mehrzahl von Leitschaufeln 3 gebildet ist. Die Leitschaufeln 3 sind in Umfangsrichtung des Axialturboverdichters 1 aufgereiht angeordnet und haben eine Längserstreckung in Radialrichtung des Axialturboverdichters 1.
  • Ferner weist der Axialturboverdichter 1 ein Gehäuse 5 auf, an dem innenseitig die Leitschaufeln 3 befestigt sind. Dem Gehäuse 5 abgewandt weisen die Leitschaufeln 3 eine Schaufelspitze 4 auf, die nach innen in das Gehäuse 5 zeigt.
  • Nabenseitig ist unmittelbar an den Schaufelspitzen 3 eine Wellenabdeckung 6 angeordnet, die als ein umfangssymmetrischer Ring ausgebildet ist. An der den Schaufelspitzen 4 zugewandten Außenseite der Wellenabdeckung 6 ist eine Mehrzahl an Vertiefungen 7 vorgesehen. Jede Vertiefung 7 ist einer anderen Schaufelspitze 4 zugeordnet, wobei die Vertiefung 7 unmittelbar benachbart zu ihrer zugeordneten Leitschaufelspitze 4 angesiedelt ist.
  • Jede Vertiefung 7 hat an der den Schaufelspitzen 4 zugewandten Außenseite der Wellenabdeckung 6 einen Umriss 8, der der Profilform der Leitschaufel 3 an der Leitschaufelspitze 4 nachempfunden ist. Ferner ist jede Vertiefung 7 mit einer Tiefe 9 in der Wellenabdeckung 6 vorgesehen. Die Form des Umrisses 8 und die Tiefe 9 sind derart bestimmt, dass im Betrieb des Axialturboverdichters jede Schaufelspitze 4 in ihre zugeordnete Vertiefung 7 eintauchen kann, wobei beim Eintauchen die Schaufelspitze 4 die Wellenabdeckung 6 nicht oder so gut wie kaum berührt.
  • Am Grund einer jeden Vertiefung 7 ist eine Honigwabenstruktur 10 aufgebracht, wie es in Figur 1 beispielhaft für die mittlere Vertiefung 7 gezeigt ist. Berührt beim Betrieb des Axialturboverdichters die Schaufelspitzen 4 die Honigwabenstruktur 10, so gibt die Honigwabenstruktur 10 nach, so dass sich die Schaufelspitze 4 in die Honigwabenstruktur 10 eindrückt.

Claims (5)

  1. Axialturboverdichter für eine Gasturbine,
    mit einem Leitschaufelgitter (2), das von Leitschaufeln (3) mit nabenseitig freistehenden Schaufelspitzen (4) gebildet ist, und einer stationären Wellenabdeckung (6), die nabenseitig den Schaufelspitzen (4) unmittelbar benachbart angeordnet ist und den Strömungskanal des Axialverdichters (1) abgrenzt,
    wobei zwischen der Wellenabdeckung (6) und den Schaufelspitzen (4) ein Spalt ausgebildet ist, der derart minimal dimensioniert ist, dass gerade noch das Zusammenbauen des Axialturboverdichters (1) bewerkstelligbar ist, und in der Wellenabdeckung (6) eine Mehrzahl von Vertiefungen (7) vorgesehen ist,
    wobei einer jeden Schaufelspitze (4) eine der Vertiefungen (7) zugeordnet ist, die der ihr zugeordneten Schaufelspitze (4) unmittelbar benachbart angeordnet und derart dimensioniert ist, dass beim Betrieb des Axialturboverdichters (1) jede Schaufelspitze (4) in ihre zugeordnete Vertiefung (7) eintauchbar ist, ohne dass eine der Schaufelspitzen (4) die Wellenabdeckung (6) maßgeblich berührt.
  2. Axialturboverdichter gemäß Anspruch 1,
    wobei am Grund einer jeden Vertiefung (7) eine honigwabenartige und/oder filzartige Struktur (10) aufgebracht ist, die bei Berührung durch die Schaufelspitzen (4) nachgeben kann.
  3. Axialturboverdichter gemäß Anspruch 1 oder 2,
    wobei jede Vertiefung (7) einen Umrissverlauf (8) an der Oberfläche der Wellenabdeckung (6) hat, der dem Profil der Leitschaufeln (3) an der Schaufelspitze (4) nachempfunden ist, und eine vorbestimmte Tiefe (9) hat.
  4. Axialturboverdichter gemäß Anspruch 3,
    wobei die Tiefe (9) der Vertiefungen (7) derart bestimmt ist, dass im Betrieb des Axialturboverdichters (1) die radialen Relativbewegungen zwischen den Schaufelspitzen (4) und der Wellenabdeckung (6) kompensierbar sind.
  5. Axialturboverdichter gemäß Anspruch 3 oder 4,
    wobei der Umrissverlauf (8) der Vertiefungen (7) derart bestimmt ist, dass im Betrieb des Axialturboverdichters (1) die axialen Relativbewegungen zwischen den Schaufelspitzen (4) und der Wellenabdeckung (6) kompensierbar sind.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2538031A1 (de) * 2011-06-22 2012-12-26 Siemens Aktiengesellschaft Rotor mit Dichtelement für eine stationäre Gasturbine
US20130156559A1 (en) * 2010-06-17 2013-06-20 Snecma Compressor and a turbine engine with optimized efficiency
CN104074799A (zh) * 2013-11-17 2014-10-01 中国科学院工程热物理研究所 一种具有扩张型子午流道的轴流压气机及其设计方法
WO2023180668A1 (fr) * 2022-03-24 2023-09-28 Safran Helicopter Engines Module pour turbomachine d'aéronef

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014203605A1 (de) 2014-02-27 2015-08-27 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Schaufelreihengruppe
EP2977559B1 (de) * 2014-07-25 2017-06-07 Safran Aero Boosters SA Stator einer axialen strömungsmaschine und zugehörige strömungsmaschine
US9988918B2 (en) * 2015-05-01 2018-06-05 General Electric Company Compressor system and airfoil assembly

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995017584A1 (en) * 1993-12-22 1995-06-29 Alliedsignal Inc. Insertable stator vane assembly
EP1079075A2 (de) * 1999-08-09 2001-02-28 United Technologies Corporation Stator für eine Turbomaschine und Klemme für den Stator
EP1219785A1 (de) * 2000-12-19 2002-07-03 United Technologies Corporation Befestigungsanordnung für Turbinenleitschaufeln
EP1707744A2 (de) * 2005-03-07 2006-10-04 The General Electric Company Statorschaufel mit innerem und äusserem Deckband

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1328426A (en) * 1971-08-28 1973-08-30 British Leyland Truck & Bus Gas turbine engines
US5226789A (en) * 1991-05-13 1993-07-13 General Electric Company Composite fan stator assembly
DE59201833D1 (de) * 1991-10-08 1995-05-11 Asea Brown Boveri Deckband für axialdurchströmte Turbine.
DE19813958C1 (de) * 1998-03-28 1999-11-25 Mtu Muenchen Gmbh Verfahren zum Herstellen eines gebauten Leitkranzes einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerkes, sowie ein nach dem Verfahren hergestellter Leitkranz
US6450766B1 (en) * 1999-08-09 2002-09-17 United Technologies Corporation Stator vane blank and method of forming the vane blank
US6543995B1 (en) * 1999-08-09 2003-04-08 United Technologies Corporation Stator vane and stator assembly for a rotary machine
US6425736B1 (en) * 1999-08-09 2002-07-30 United Technologies Corporation Stator assembly for a rotary machine and method for making the stator assembly
EP2196629B1 (de) * 2008-12-11 2018-05-16 Safran Aero Boosters SA Segmentierter Verbundmantelring eines axialen Verdichters

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995017584A1 (en) * 1993-12-22 1995-06-29 Alliedsignal Inc. Insertable stator vane assembly
EP1079075A2 (de) * 1999-08-09 2001-02-28 United Technologies Corporation Stator für eine Turbomaschine und Klemme für den Stator
EP1219785A1 (de) * 2000-12-19 2002-07-03 United Technologies Corporation Befestigungsanordnung für Turbinenleitschaufeln
EP1707744A2 (de) * 2005-03-07 2006-10-04 The General Electric Company Statorschaufel mit innerem und äusserem Deckband

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130156559A1 (en) * 2010-06-17 2013-06-20 Snecma Compressor and a turbine engine with optimized efficiency
US9488179B2 (en) * 2010-06-17 2016-11-08 Snecma Compressor and a turbine engine with optimized efficiency
EP2538031A1 (de) * 2011-06-22 2012-12-26 Siemens Aktiengesellschaft Rotor mit Dichtelement für eine stationäre Gasturbine
WO2012175274A1 (de) * 2011-06-22 2012-12-27 Siemens Aktiengesellschaft Rotor mit dichtelement für eine stationäre gasturbine
CN104074799A (zh) * 2013-11-17 2014-10-01 中国科学院工程热物理研究所 一种具有扩张型子午流道的轴流压气机及其设计方法
WO2023180668A1 (fr) * 2022-03-24 2023-09-28 Safran Helicopter Engines Module pour turbomachine d'aéronef
FR3133886A1 (fr) * 2022-03-24 2023-09-29 Safran Helicopter Engines Module pour turbomachine d’aéronef

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