EP2722485B1 - Innenring für einen Leitschaufelkranz mit verstellbaren Leitschaufeln - Google Patents

Innenring für einen Leitschaufelkranz mit verstellbaren Leitschaufeln Download PDF

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EP2722485B1
EP2722485B1 EP12189450.5A EP12189450A EP2722485B1 EP 2722485 B1 EP2722485 B1 EP 2722485B1 EP 12189450 A EP12189450 A EP 12189450A EP 2722485 B1 EP2722485 B1 EP 2722485B1
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EP
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inner ring
lateral surface
guide vanes
groove
vanes
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Georg Zotz
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MTU Aero Engines AG
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MTU Aero Engines AG
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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
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/162—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • 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
    • F04D29/56—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/563—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable specially adapted for elastic fluid pumps
    • 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
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/502—Thermal properties

Definitions

  • the present invention relates to an inner ring for a vane ring with adjustable guide vanes of a turbomachine, in particular a gas turbine, preferably a gas turbine engine, a vane ring and such a turbomachine with such an inner ring.
  • a turbomachine in particular a gas turbine, preferably a gas turbine engine, a vane ring and such a turbomachine with such an inner ring.
  • Such inner rings can, in particular in transient operation, be exposed to partially changing and / or high temperature gradients, in particular by the working vane flowing through the vane ring and / or a sliding seal between the vane ring and the rotor rotating relative thereto.
  • temperature gradients temperature distributions can be formed in a cross-section, in particular a meridian section, of the guide vane ring, which influence its diameter and / or shape, in particular roundness - the inner ring can, so to speak, move thermally.
  • a seal between the vane ring and the rotor is adversely affected, in particular a gap between the vane ring and the rotor can be increased and / or an inlet can be increased.
  • An object of the present invention is to improve the performance of a turbomachine. This object is achieved by an inner ring for a vane ring with adjustable guide vanes of a turbomachine with the features of claim 1.
  • Claim 8 illustrates a vane ring with an inner ring according to the invention and claim 9 a turbomachine with such a vane ring
  • a turbomachine includes one or more compressor stages and / or one or more turbine stages.
  • One or more of these compressor and / or turbine stages each include a runner and a guide grid, one or more of these guide grilles having a variable nozzle vane ring according to one aspect of the present invention.
  • the invention is used in gas turbines, in particular in gas turbine engines, preferably in a low-pressure and / or high-pressure compressor. Accordingly, one aspect of the present disclosure relates to a low or high pressure compressor having an inner ring according to one aspect of the present invention.
  • a vane ring according to one aspect of the present invention comprises a plurality of guide vanes, which are adjustably, in particular rotatably, mounted on an inner ring according to the present invention.
  • the guide vanes can be supported radially on the inner ring.
  • the guide vanes may be partially arranged, in particular rotatably supported, in continuous or blind-hole-like recesses on a lateral surface of the inner ring facing the guide vanes, in which case separate bearing elements are arranged in the recesses could be.
  • a guide blade receptacles according to the present invention in particular continuous or blind hole-like recesses are referred to, in which guide vanes are rotatably mounted and / or radially supported.
  • An inner ring according to the present invention comprises a number of a plurality of vane seats and one or more grooves.
  • the grooves are arranged on a side facing away from the vanes lateral surface of the inner ring.
  • At least one groove is, as seen in the circumferential direction, arranged between two adjacent guide vanes or Leitschaufelfactn.
  • the groove is either material-free in order to locally reduce the cross-sectional area of the inner ring, or it is at least partially filled with a highly heat-conducting material.
  • a groove in the sense of the present invention is understood in particular to mean a local, preferably channel-like, radial recess in the lateral surface. Such grooves reduce the cross-sectional area of the inner ring locally. As a result, in one embodiment, a better temperature distribution, preferably an approximately or at least substantially constant temperature, can advantageously be represented in the remaining cross section. Additionally or alternatively, through such grooves in one embodiment, a heat conduction in the circumferential direction of the inner ring can be influenced, in particular limited and / or reduced.
  • a seal between the vane ring and the rotor can advantageously be improved, in particular a gap between the vane ring and the rotor and / or an inlet can be reduced and thus the operating behavior, in particular an efficiency, of a turbomachine can be improved.
  • An arrangement of one or more grooves between the guide blade receptacles can advantageously reduce the cross section at this point, at which point it would initially have a greater wall thickness compared with recesses for receiving the guide vanes.
  • one or more grooves arranged on the lateral surface of the inner ring facing away from the guide vanes extend, at least substantially, in the axial direction.
  • the grooves may be inclined in the circumferential and / or radial direction against the axial direction.
  • the grooves are straight or have a straight center line.
  • one or more grooves arranged on the lateral surface facing away from the guide vanes of the inner ring are open on one or both end faces or in the axial direction. Such unilaterally or bilaterally open grooves can be advantageously produced easily.
  • one or more arranged on the side facing away from the vanes lateral surface of the inner ring grooves are closed on one or both end faces or in the axial direction. As a result, a leakage of working fluid through the groove can advantageously be prevented or reduced.
  • a leakage of working fluid through the groove (s) can be prevented or reduced by, in one embodiment of the present invention, a seal carrier the groove (s), in particular frontally or in the axial direction seen, covering.
  • the seal carrier may rest against the inner ring, in particular at least in the edge region of open grooves on one or both end faces of the inner ring, in a development of the seal carrier, in particular the front side and / or radially from the inside, engage in the groove (s).
  • a arranged on the side facing away from the vanes lateral surface of the inner ring groove is free of material, in particular to reduce the cross section and so to improve the temperature distribution in the inner ring.
  • the groove is at least partially filled with a highly heat-conductive material, in particular to represent a better strength at improved temperature distribution nonetheless.
  • the inner ring is formed in one piece. In another embodiment, it has two or more segments. In one development, an abutting edge between circumferentially adjacent segments of the inner ring may be groove-free, in particular in order not to impress any cross-sectional weakening there. Likewise, a groove may be arranged on an abutting edge between circumferentially adjacent segments of the inner ring on the lateral surface facing away from the guide vanes, in particular in order to facilitate their manufacture.
  • FIG. 1 1 shows a meridian section of a part of a gas turbine engine compressor with a vane ring with an inner ring 9 according to an embodiment of the present invention, which is shown in FIG Fig. 2 is shown enlarged in a circumferentially offset by half a blade pitch meridian section.
  • the gas turbine engine compressor has in known manner a rotor 1 with blades 1.1, which in the axial direction (from left to right in Fig. 1 ) are arranged alternately with vanes 2.
  • the guide vanes 2 are mounted on the inner ring 9 in a manner known per se on the lateral surface 9.1 facing the guide vanes, which defines the annular space contour.
  • the guide vanes 2 can have axle journals which are rotatably mounted in recesses in the inner ring 9, as shown in FIG Fig. 3 is indicated. As can be seen there, the guide vanes 2 can have radially outer outer pins 8, with which they are mounted radially outward on the guide vane ring or housing and by means of which they can be adjusted.
  • a groove 9.3 arranged, which, in particular in the meridian section of Fig. 2 recognizable, essentially in the axial direction (from left to right in Fig. 2 ).
  • the grooves 9.3 have in a cross section perpendicular to the axial direction or plane of the drawing Fig. 2 one, at least substantially, U-shaped or V-shaped cross-section and are material-free according to an alternative of the invention.
  • the grooves 9.3 are, as in Fig. 2 recognizable, on both front sides (left, right in Fig. 2 ) open.
  • Fig. 3 shows a perspective view of a vane ring with an inner ring according to another embodiment of the present invention.
  • a seal carrier 13 which is also divided into segments 14 which abut one another in the circumferential direction and radially inwardly have an inlet lining 15.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Innenring für einen Leitschaufelkranz mit verstellbaren Leitschaufeln einer Turbomaschine, insbesondere einer Gasturbine, vorzugsweise eines Gasturbinentriebwerks, einen Leitschaufelkranz und eine solche Turbomaschine mit einem solchen Innenring.
  • Beispielsweise aus der WO 2007/134585 A1 der Anmelderin und der US 7,722,318 B2 sind Leitschaufelkränze mit verstellbaren Leitschaufeln und einem radial inneren Innenring bekannt, der Leitschaufelaufnahmen aufweist, in denen die Leitschaufeln drehbar gelagert sind.
  • Aus der US 2006/0056963 A1 ist ein Gasturbinentriebwerk mit wenigstens einer Verdichterstufe mit einem inneren Ring und verstellbaren Leitschaufeln bekannt.
  • Aus der CH 288 242 A ist eine Axialströmungsmaschine, deren Stator einen Kranz verstellbarer Leitschaufeln sowie Mittel zur Abstützung der in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordneten Leitschaufeln besitzt, bekannt.
  • Aus der DE 30 18 621 A1 ist ein Außengehäuse für Axialverdichter oder -turbinen von Strömungsmaschinen, insbesondere Gasturbinentriebwerken, welches unter Einschluß von Luftkammern doppelwandig ausgebildet ist, bekannt.
  • Solche Innenringe können, insbesondere in transientem Betrieb, teilweise wechselnden und/oder hohen Temperaturgradienten ausgesetzt sein, insbesondere durch das den Leitschaufelkranz durchströmende Arbeitsfluid und/oder eine schleifende Dichtung zwischen Leitschaufelkranz und relativ zu diesem drehenden Rotor. Durch diese Temperaturgradienten können sich in einem Querschnitt, insbesondere einem Meridianschnitt, des Leitschaufelkranzes Temperaturverteilungen ausbilden, die dessen Durchmesser und/oder Form, insbesondere Rundheit, beeinflussen - der Innenring kann sich sozusagen thermisch bewegen.
  • Hierdurch kann eine Dichtung zwischen Leitschaufelkranz und Rotor beeinträchtigt, insbesondere ein Spalt zwischen Leitschaufelkranz und Rotor vergrößert und/oder ein Einlauf erhöht werden.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Betriebsverhalten einer Turbomaschine zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Innenring für einen Leitschaufelkranz mit verstellbaren Leitschaufeln einer Turbomaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Anspruch 8 stellt einen Leitschaufelkranz mit einem erfindungsgemäßen Innenring und Anspruch 9 eine Turbomaschine mit einem solchen Leitschaufelkranz
  • unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
  • Eine Turbomaschine nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine oder mehrere Verdichter-und/oder eine oder mehrere Turbinenstufen auf. Eine oder mehrere dieser Verdichter-und/oder Turbinenstufen weisen jeweils ein Lauf-und ein Leitgitter auf, wobei eines oder mehrere dieser Leitgitter einen Leitschaufelkranz mit verstellbaren Leitschaufeln nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung aufweisen. Mit besonderem Vorteil wird die Erfindung in Gasturbinen, insbesondere in Gasturbinentriebwerken verwendet, vorzugsweise in einem Nieder-und/oder einem Hochdruckverdichter. Entsprechend betrifft ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung einen Nieder- oder Hochdruckverdichter mit einem Innenring nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
    Ein Leitschaufelkranz nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist mehrere Leitschaufeln auf, die verstellbar, insbesondere drehbar, an einem Innenring gemäß der vorliegenden Erfindung gelagert sind. Hierzu können die Leitschaufeln sich radial an dem Innenring abstützen. Zusätzlich oder alternativ können die Leitschaufeln zum Teil, insbesondere mit radial inneren Achszapfen der Leitschaufeln, in durchgehenden oder sacklochartigen Aussparungen auf einer den Leitschaufeln zugewandten Mantelfläche des Innenrings angeordnet bzw. aufgenommen, insbesondere drehbar gelagert sein, wobei in einer Weiterbildung separate Lagerelemente in den Aussparungen angeordnet sein können. Als Leitschaufelaufnahmen im Sinne der vorliegenden Erfindung werden entsprechend insbesondere durchgehende oder sacklochartige Aussparungen bezeichnet, in denen Leitschaufeln drehbar gelagert und/oder radial abgestützt sind. Insbesondere zur Anordnung der verstellbaren Leitschaufeln an dem Innenring wird auf die einleitend genannte WO 2007/134585 A1 der Anmelderin und die US 7,722,318 B2 verwiesen. Ein Innenring gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Anzahl von mehreren Leitschaufelaufnahmen und eine oder mehrere Nuten auf. Die Nuten sind auf einer den Leitschaufeln abgewandten Mantelfläche des Innenrings angeordnet. Wenigstens eine Nut ist, in Umfangsrichtung gesehen, zwischen zwei benachbarten Leitschaufeln bzw. Leitschaufelaufnahmen angeordnet. Die Nut ist im Betrieb der Turbomaschine entweder materialfrei, um die Querschnittsfläche des Innenrings lokal zu reduzieren, oder sie ist wenigstens teilweise mit einem hochwärmeleitenden Material gefüllt. Unter einer Nut im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere eine lokale, vorzugsweise kanalartige, radiale Vertiefung in der Mantelfläche verstanden.
    Durch solche Nuten wird die Querschnittsfläche des Innenrings lokal reduziert. Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft im Restquerschnitt eine bessere Temperaturverteilung, vorzugsweise eine annähernd bzw. wenigstens im Wesentlichen konstante Temperatur dargestellt werden. Zusätzlich oder alternativ kann durch solche Nuten in einer Ausführung eine Wärmeleitung in Umfangsrichtung des Innenrings beeinflusst, insbesondere begrenzt und/oder reduziert, werden. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung kann durch die Nut bzw. Nuten eine thermische Bewegung des Innenrings, insbesondere im Betrieb, beeinflusst, insbesondere reduziert, und so eine Änderung seines Durchmessers und/oder seiner Form, insbesondere Rundheit, beeinflusst, insbesondere reduziert, werden. Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft eine Dichtung zwischen Leitschaufelkranz und Rotor verbessert, insbesondere ein Spalt zwischen Leitschaufelkranz und Rotor und/oder ein Einlauf reduziert und so das Betriebsverhalten, insbesondere ein Wirkungsgrad, einer Turbomaschine verbessert werden.
  • Eine Anordnung von einer oder mehreren Nuten zwischen Leitschaufelaufnahmen kann vorteilhaft den Querschnitt an dieser Stelle reduzieren, an der er - insbesondere verglichen mit Aussparungen zur Aufnahme der Leitschaufeln, zunächst eine größere Wandstärke aufweisen würde.
  • In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung erstrecken sich eine oder mehrere auf der den Leit-schaufeln abgewandten Mantelfläche des Innenrings angeordnete Nuten, wenigstens im Wesentlichen, in Axialrichtung. Dabei können die Nuten gegen die Axialrichtung in Umfangs- und/oder Radialrichtung geneigt sein. In einer Weiterbildung sind die Nuten geradlinig bzw. weisen eine gerade Mittellinie auf. Hierdurch kann mit minimaler Materialverdünnung eine maximale Meridianquerschnittsreduzierung des Innenrings dargestellt werden.
  • In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung sind eine oder mehrere auf der den Leitschaufeln abgewandten Mantelfläche des Innenrings angeordnete Nuten auf einer oder beiden Stirnseiten bzw. in Axialrichtung gesehen offen. Solche ein- oder beidseitig offenen Nuten können vorteilhaft einfach hergestellt werden. In einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung sind eine oder mehrere auf der den Leitschaufeln abgewandten Mantelfläche des Innenrings angeordnete Nuten auf einer oder beiden Stirnseiten bzw. in Axialrichtung gesehen geschlossen. Hierdurch kann vorteilhaft eine Leckage von Arbeitsfluid durch die Nut verhindert oder reduziert werden.
  • Zusätzlich oder insbesondere alternativ zu in Axialrichtung ein-oder beidseitig geschlossenen Nuten kann eine Leckage von Arbeitsfluid durch die Nut(en) verhindert oder reduziert werden, indem in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ein Dichtungsträger die Nut(en), insbesondere stirnseitig bzw. in Axialrichtung gesehen, abdeckt. Der Dichtungsträger kann insbesondere wenigstens im Randbereich offener Nuten auf einer oder beiden Stirnseiten des Innenrings an diesem anliegen, in einer Weiterbildung kann der Dichtungsträger, insbesondere stirnseitig und/oder radial von innen, in die Nut(en) eingreifen.
  • In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weisen die Nuten in einem Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung einen, wenigstens im Wesentlichen, U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt auf. Dieser kann in Axialrichtung, wenigstens im Wesentlichen, konstant sein. Dies ist herstellungs- und festigkeitstechnisch vorteilhaft.
  • Eine auf der den Leitschaufeln abgewandten Mantelfläche des Innenrings angeordnete Nut ist materialfrei, insbesondere um den Querschnitt zu reduzieren und so die Temperaturverteilung im Innenring zu verbessern. Alternativ ist die Nut wenigstens teilweise mit einem hochwärmeleitenden Material gefüllt, insbesondere um bei verbesserter Temperaturverteilung gleichwohl eine bessere Festigkeit darzustellen. Unter einem hochwärmeleitenden Material im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere ein Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 40 W/(Km), beispielsweise Stahl, insbesondere wenigstens 200 W/(Km), beispielsweise Aluminium, vorzugsweise wenigstens 300 W/(Km), beispielsweise Kupfer, verstanden.
    In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung sind zwei oder mehrere auf der den Leitschaufeln abgewandten Mantelfläche des Innenrings angeordnete Nuten, insbesondere wenigstens im Wesentlichen äquidistant, über den Umfang des Innenrings verteilt angeordnet. Hierdurch kann eine vorteilhafte Temperaturverteilung dargestellt werden. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass eine Anordnung von einer oder mehreren Nuten zwischen je zwei benachbarten Leitschaufelaufnahmen, d.h. einer oder mehreren Nuten in Umfangsrichtung gesehen nach allen Leitschaufelaufnahmen bzw. Leitschaufeln, thermodynamisch vorteilhaft sein kann. Des Weiteren hat sich herausgestellt, dass eine Anordnung von einer oder mehreren Nuten zwischen je zwei benachbarten Leitschaufelaufnahmepaaren oder Leitschaufelaufnahmetrippeln, d.h. einer oder mehreren Nuten in Umfangsrichtung gesehen nach jeder zweiten bzw. dritten Leitschaufelaufnahme bzw. Leitschaufel, unter thermodynamischen und konstruktiven Aspekten eine optimale Kombination darstellen kann
    In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Innenring einteilig ausgebildet. In einer anderen Ausführung weist er zwei oder mehr Segmente auf. In einer Weiterbildung kann eine Stoßkante zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Segmenten des Innenrings nutfrei ausgebildet sein, insbesondere, um dort keine Querschnittsschwächung einzuprägen. Gleichermaßen kann an einer Stoßkante zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Segmenten des Innenrings auf der den Leitschaufeln abgewandten Mantelfläche eine Nut angeordnet sein, insbesondere, um deren Fertigung zu erleichtern.
  • Die Nuten können auf der den Leitschaufeln abgewandten Mantelfläche des Innenrings insbesondere spanend ausgebildet werden. Gleichermaßen können sie mit dem Innenring urgeformt, beispielsweise gegossen, oder thermisch oder optisch abgetragen, insbesondere erodiert oder mittels Laser ausgebildet werden.
    Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
    • Fig. 1:
    einen Meridianschnitt eines Teils eines Gasturbinentriebwerkverdichters mit einem Leitschaufelkranz mit einem Innenring nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 2:
    einen in Umfangsrichtung um eine halbe Schaufelteilung versetzten Meridianschnitt durch eine Nut des Innenrings der Fig. 1; und
    Fig. 3:
    eine perspektivische Ansicht eines Leitschaufelkranzes mit einem Innenring nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Edindung.
  • Fig. 1 zeigt einen Meridianschnitt eines Teils eines Gasturbinentriebwerkverdichters mit einem Leitschaufelkranz mit einem Innenring 9 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, welcher in Fig. 2 in einem in Umfangsrichtung um eine halbe Schaufelteilung versetzten Meridianschnitt vergrößert dargestellt ist.
    Der Gasturbinentriebwerkverdichter weist in an sich bekannter Weise einen Rotor 1 mit Laufschaufeln 1.1 auf, die in Axialrichtung (von links nach rechts in Fig. 1) abwechselnd mit Leitschaufeln 2 angeordnet sind. Die Leitschaufeln 2 sind in an sich bekannter Weise auf der den Leitschaufeln zugewandten Mantelfläche 9.1, die die Ringraumkontur definiert, an dem Innenring 9 gelagert. Beispielsweise können die Leitschaufeln 2 Achszapfen aufweisen, welche in Aussparungen im Innenring 9 drehbar gelagert sind, wie dies in Fig. 3 angedeutet ist. Wie dort zu erkennen, können die Leitschaufeln 2 radial äußere Außenzapfen 8 aufweisen, mit denen sie radial außen am Leitschaufelkranz bzw. Gehäuse gelagert sind und mittels der sie verstellt werden können. Ergänzend wird auf die einleitend genannte WO 2007/134585 A1 der Anmelderin und die US 7,722,318 B2 Bezug verwiesen. Zwischen je zwei benachbarten Leitschaufelpaaren, d.h. in Umfangsrichtung nach jeder zweiten Leitschaufel bzw. Leitschaufelaufnahme und somit äquidistant über den Umfang des Innenrings verteilt, ist auf der den Leitschaufeln 2 abgewandten Mantelfläche 9.2 des Innenrings 9, die der den Leitschaufeln zugewandten Mantelfläche 9.1 gegenüberliegt (vgl. Fig. 2), eine Nut 9.3 angeordnet, die sich, wie insbesondere im Meridianschnitt der Fig. 2 erkennbar, im Wesentlichen in Axialrichtung (von links nach rechts in Fig. 2) erstreckt.
    Durch diese Nuten 9.3 wird der Meridianquerschnitt des Innenrings an diesen Stellen reduziert, so dass sich im verbleibenden reduzierten Restquerschnitt 9.4 eine vorteilhafte Temperaturverteilung einstellt, welche thermische Bewegungen des Innenrings 9 und damit eine Veränderung des Dichtungsspalts bzw. -einlaufs zwischen Leitschaufelkranz und Rotor 1 reduziert.
    Die Nuten 9.3 weisen in einem Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung bzw. Zeichenebene der Fig. 2 einen, wenigstens im Wesentlichen, U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt auf und sind gemäß einer erfindungsgemäßen Alternative materialfrei.
    Die Nuten 9.3 sind, wie in Fig. 2 erkennbar, auf beiden Stirnseiten (links, rechts in Fig. 2) offen. Um gleichwohl eine Leckage von Arbeitsfluid durch die Nuten 9.3 zu reduzieren, weist der Leitschaufelkranz einen Dichtungsträger 13 auf, welcher die auf der den Leitschaufeln abgewandten Mantelfläche 9.2 des Innenrings 9 angeordneten Nut 9.3 auf beiden Stirnseiten abdeckt, wie in Fig. 1 dargestellt.
  • Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Leitschaufelkranzes mit einem Innenring nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit der vorstehend mit Bezug auf Fig. 1, 2 erläuterten Ausführung übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf die vorstehenden Erläuterungen Bezug genommen wird.
  • Wie in der Ausführung der Fig. 1, 2 ist der Innenring 9 der Ausführung der Fig. 3 mehrteilig ausgebildet, indem er aus zwei oder mehr Segmenten 10 zusammengesetzt ist, die in Umfangsrichtung aneinander stoßen. Ebenfalls wie in der Ausführung der Fig. 1, 2 ist in Umfangsrichtung zwischen je zwei benachbarten Leitschaufelpaaren bzw. Leitschaufelaufnahmepaaren auf der den Leitschaufeln 2 abgewandten Mantelfläche des Innenrings 9 eine Nut 9.3 angeordnet. Ebenfalls wie in der Ausführung der Fig. 1, 2 werden diese Nuten 9.3 durch einen Dichtungsträger 13 abgedeckt, der ebenfalls in Segmente 14 unterteilt ist, die in Umfangsrichtung aneinander stoßen und radial innen einen Einlaufbelag 15 aufweisen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Rotor
    1.1
    Laufschaufeln
    2
    Leitschaufeln
    8
    radial äußere Außenzapfen
    9
    Innenring
    9.1
    den Leitschaufeln zugewandte Mantelfläche
    9.2
    den Leitschaufeln abgewandte Mantelfläche
    9.3
    Nut
    9.4
    Restquerschnitt
    10
    Innenringsegment
    13
    Dichtungsträger
    14
    Dichtungsträgersegment
    15
    Einlaufbelag

Claims (9)

  1. Innenring (9) für einen Leitschaufelkranz mit verstellbaren Leitschaufeln (2) einer Turbomaschine, mit einer Anzahl von Leitschaufelaufnahmen, mit wenigstens einer Nut (9.3), die auf einer den Leitschaufeln abgewandten Mantelfläche (9.2) des Innenrings angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die wenigstens eine Nut zwischen zwei Leitschaufelaufnahmen angeordnet ist, und dass die Nut im Betrieb der Turbomaschine entweder materialfrei ist, um die Querschnittsfläche des Innenrings (9) lokal zu reduzieren oder wenigstens teilweise mit einem hochwärmeleitenden Material gefüllt ist.
  2. Innenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine auf der den Leitschaufeln abgewandten Mantelfläche des Innenrings angeordnete Nut sich, wenigstens im Wesentlichen, in Axialrichtung erstreckt.
  3. Innenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine auf der den Leitschaufeln abgewandten Mantelfläche des Innenrings angeordnete Nut auf einer oder beiden Stirnseiten offen oder geschlossen ist.
  4. Innenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine auf der den Leitschaufeln abgewandten Mantelfläche des Innenrings angeordnete Nut in einem Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung einen, wenigstens im Wesentlichen, U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt aufweist.
  5. Innenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere auf der den Leitschaufeln abgewandten Mantelfläche des Innenrings angeordnete Nuten, insbesondere wenigstens im Wesentlichen äquidistant, über den Umfang des Innenrings verteilt angeordnet sind.
  6. Innenring nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen je zwei benachbarten Leitschaufelaufnahmen, Leitschaufelaufnahmepaaren oder Leitschaufelaufnahmetrippeln, auf der den Leitschaufeln abgewandten Mantelfläche des Innenrings wenigstens eine Nut angeordnet ist.
  7. Innenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring ein- oder mehrteilig ausgebildet ist.
  8. Leitschaufelkranz mit verstellbaren Leitschaufeln für eine Turbomaschine, mit einem Innenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Dichtungsträger (13), welcher wenigstens eine auf der den Leitschaufeln abgewandten Mantelfläche des Innenrings angeordnete Nut, insbesondere stirnseitig, abdeckt.
  9. Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, insbesondere Gasturbinentriebwerk, mit wenigstens einem Leitschaufelkranz nach dem vorhergehenden Anspruch oder einem Innenring nach Anspruch 1 oder einem darauf rückbezogenen Anspruch.
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