EP3412874A1 - Axial geteilter turbomaschinen-innenring - Google Patents

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EP3412874A1
EP3412874A1 EP18171212.6A EP18171212A EP3412874A1 EP 3412874 A1 EP3412874 A1 EP 3412874A1 EP 18171212 A EP18171212 A EP 18171212A EP 3412874 A1 EP3412874 A1 EP 3412874A1
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EP
European Patent Office
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ring
partial
inner ring
support surfaces
partial ring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18171212.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Maar
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
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Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines AG filed Critical MTU Aero Engines AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • 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
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    • F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
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    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position

Definitions

  • the present invention relates to an axially divided inner ring for attachment to, in particular adjustable, vanes of a turbomachine, in particular a compressor or turbine stage of a gas turbine, a guide grid and a turbomachine, in particular gas turbine, with the inner ring and method for its production and assembly.
  • An object of an embodiment of the present invention is to improve an axially split inner ring.
  • Claims 12-15 provide protection for a guide grid and a turbomachine with (at least) an inner ring described here, or a method for producing or mounting an inner ring described here.
  • Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the functionality of a screw the two sub-rings set both in the radial direction and in the axial direction to each other, distributed to the dowel pins and the support.
  • the assembly improves, reduces the installation space and / or the reliability, in particular strength, of the connection can be improved.
  • the directional indication "axial” refers in a usual way to a direction parallel to a rotational or (main) machine axis of the turbomachine
  • the direction indication “circumferential direction” corresponds to a direction of rotation about this rotation or (main) machine axis
  • the second partial ring is or is clamped in the axial direction between the two mutually facing support surfaces of the first partial ring, in particular elastically.
  • the second part-ring has at least one, in particular radially inner or inner, annular or circumferential groove for reducing its rigidity in the axial direction, which is communicated or connected in a further development with at least one recess into which one of the dowel pins is plugged in.
  • an assembly and / or clamping of the second partial ring and / or a production of the recess (s) can be improved.
  • the second part-ring in particular with support surfaces, contacts the two mutually facing support surfaces of the first part-ring or lies directly or directly against it, in an embodiment with an interference fit or under prestress.
  • the second sub-ring by the or between the two support surfaces contacting it, in particular elastic, compressed and thereby clamped, in particular by an axial distance or an axial clearance between the support surfaces is shorter than an axial distance of these contacting support surfaces of the second sub-ring or a wall thickness of the second sub-ring between the two support surfaces with undeformed second part ring.
  • the second partial ring is shrunk or clamped with a shrink fit between the two mutually facing support surfaces of the first partial ring, in particular by the first and / or second partial ring for assembly corresponding, in particular different, tempered, in particular cooled or warmed up, becoming or becoming.
  • play in the axial direction can be reduced or avoided and / or the fixation by the dowel pins in the radial direction can be assisted or relieved of frictional engagement.
  • spring means in particular a one or more parts, in particular beveled and / or curved, spring plate arranged
  • at least partially (engaging) in a groove (s) in the first part ring and / or a groove in the second part ring by which the second part ring between the mutually facing support surfaces of the first part ring, in particular elastically, is braced or is and over which the second sub-ring indirectly supported on the corresponding one of the two mutually facing support surfaces of the first sub-ring in the axial direction.
  • an assembly and / or disassembly can be improved, in particular in comparison to a contact of the partial ring with two mutually facing support surfaces.
  • the second sub-ring is supported in the axial direction directly with its supporting surfaces contacting the two axially facing support surfaces.
  • the second partial ring is supported in the axial direction on one or both support surfaces indirectly via (in each case) a one- or multi-part spring means.
  • a single- or multi-layer intermediate layer may be arranged or, in particular these embodiments or power flows as a support in the axial direction of the or the ( respective) support surface (s) of the first partial ring in the context of the present invention.
  • a dowel pin in one embodiment can be unilaterally secured in the axial direction or be.
  • a passage recess assembly can be improved in one embodiment.
  • One or more, in particular all, dowel pins are smooth or threadless in one embodiment or are or are not bolted to the first and / or second part ring.
  • compared to a screw assembly improves the installation, reduces the space and / or reliability, in particular strength, the connection can be improved.
  • one or more, in particular all, dowel pins are secured in the axial direction by a, in particular mono- or multi-part, securing means, in particular one-way, which is attached to one or both partial rings, in particular by frictional engagement, in particular by a single or multi-part, in particular bevelled and / or curved, locking plate or a one-part or multi-part wedge-like securing element or a one or more parts Securing wedge, which in one embodiment at least partially (engaging) in at least one (r) groove in the first part ring and / or at least one (r) groove in the second part ring, arranged, in particular frictionally engaged therein is or is.
  • a, in particular mono- or multi-part, securing means in particular one-way, which is attached to one or both partial rings, in particular by frictional engagement, in particular by a single or multi-part, in particular bevelled and / or curved, locking plate or a one-part or multi-part wedge-like securing element or
  • the likelihood of damage to the turbomachine can be reduced.
  • the securing means may comprise the spring means, in particular at the same time be the spring means.
  • the wedge-like securing means or the securing wedge in particular one or more parts of the securing wedge respectively, has a wall thickness increasing or decreasing in the circumferential direction.
  • the wedge-like securing means or the securing wedge can advantageously be fixed by friction in the groove (s).
  • the locking plate or the securing wedge is inserted in the circumferential direction in the groove (s). As a result, in one embodiment, the assembly can be facilitated.
  • the determination supported by the dowel pins in the radial direction and / or assembly can be improved.
  • the (end) flange is arranged in an embodiment frontally on the first part of the ring, he can in particular limit or complete the opposite surface of the first part of the ring.
  • the flange or collar between one end face and the other of the two support surfaces is arranged, in particular on the mating surface of the first part ring.
  • At least one of the support surfaces in a radially extending or radial groove, in particular annular or circumferential groove of the first partial ring is arranged, in particular formed, in particular in the groove in which the spring means is at least partially disposed or in which it intervenes.
  • At least one of the support surfaces is flat and / or at least one of the support surfaces is curved.
  • the first and / or second partial ring is / are or are segmented in the circumferential direction, in particular in two halves.
  • a production and / or assembly can be improved.
  • the inner ring has a, in particular integrally formed with the first and / or second part ring or on the first and / or second part ring, in particular non-destructive releasably, in particular materially, or non-destructively detachable, in particular friction and / or form-fitting, fixed , one or multi-part radial seal, which is arranged in a version radially inward on the inner or partial ring.
  • the inner ring can thus be in one embodiment in particular a sealing ring or seal carrier.
  • the first and second sub-rings form or limit blind-hole-like or through-recesses, in particular, bores in which the guide vanes are fastened, in particular cones of the guide vanes mounted directly or via bushings.
  • there is a parting plane of the first and second part ring in one embodiment at least substantially symmetrical, in or through these recesses, in particular a contact plane between one of the support surfaces of the first part ring and a support surface of the second part ring resting thereon.
  • a production and / or assembly can be improved.
  • the cones of the guide vanes, the bushings and / or the first and / or second sub-ring, in particular the blind-hole-like or passage recesses are at least partially coated. In this way, in one embodiment, a bearing, in particular adjustment, of the guide vanes can be improved.
  • the first and / or second part ring in particular material removal, in particular-removing, in particular machined, machined, in particular (the) recesses for the dowel pins and / or vanes manufactured, in particular finished, and / or the first and / or second sub-segment segmented, while at least one, in particular finished, the support surfaces of the first sub-ring and one, in particular finished, supporting surface of the second sub-ring are arranged and pressed against each other in the axial direction against each other or are.
  • the two partial rings can be released from each other again, attached to the guide vanes and thereby connected by the dowel pins.
  • the second part ring in the axial direction between the two mutually facing support surfaces of the first part ring elastically clamped, in particular by shrinking or the or arranging the spring means (s), and, in particular before, simultaneously or subsequently, fixed in the radial direction by the dowel pins on the first part ring.
  • the two partial rings are displaced in the opposite direction to each other in the axial direction and at least partially surround the guide vanes, in particular their bearing journal.
  • a production, assembly and / or dimensional stability can be improved.
  • Fig. 1 shows a part of a guide grid of a turbomachine with an inner ring according to an embodiment of the present invention in a meridian section in which a (main) machine axis (horizontally in Fig. 1 ) lies.
  • the inner ring has a first partial ring 10 and a second partial ring 20 and is thus axially or in the axial direction (horizontally in FIG Fig. 1 ) (two) shared. In the circumferential direction is or are the inner ring or the partial rings 10, 20 (each) segmented in two halves.
  • a radial seal 19 is arranged.
  • the first and second part ring 10, 20 together form blind hole-like holes 52, in which pins 51 are rotatably supported by adjustable vanes 50, in one embodiment directly, in another embodiment via sockets (not shown).
  • the second partial ring 20 is in the radial direction (vertically in Fig. 1 ) fixed by a plurality of circumferentially distributed dowel pins 40 on the first part of the ring 10, the frictionally engaged in through holes 24 in the second part of ring 20 and partially inserted through this in blind hole-like holes 14 in the first part ring 10.
  • the second partial ring 20 is supported in the axial direction on two axially facing support surfaces 11, 12 of the first partial ring 10, wherein the support surface 12 is arranged in a radial groove 13 of the first partial ring 10.
  • a support surface 21 of the second sub-ring 20 contacts the support surface 11 of the first sub-ring 10, while between the second sub-ring 20 and the other support surfaces 12, a spring means 30 is arranged, through or over which the second sub-ring 20 in the axial direction at the other Supporting surface 12 of the two axially facing support surfaces 11, 12 of the first partial ring 10 is supported and thereby clamped between them in the axial direction.
  • This spring means 30 is partially arranged in the groove 13 of the first partial ring 10 and partially in a groove 23 of the second partial ring 20 or frictionally secured and thus acts at the same time as a securing means that secures the dowel pins 40 in the axial direction.
  • a support surface 25 of the second partial ring 20 is located radially outward (from above in FIG Fig. 1 ) on a mating surface 15 of the first part ring 10.
  • the support surface 11 and counter surface 15 of the first part ring 10 and the support surface 21 and support surface 25 of the second part ring 20 are first finished, arranged on each other and both partial rings 10, 20 clamped together in the axial direction by means not shown clamping means, so that support surface 11 and support surface 21 are pressed against each other.
  • the two partial rings 10, 20 are released from each other again and moved in opposite directions to each other for mounting in the axial direction, wherein they enclose the bearing pin 51 of the guide vanes 50. Then, the dowel pins 40 are inserted and then the spring means 30 in the grooves 13, 23 attached.
  • Fig. 2 shows a part of a guide grid of a turbomachine with an inner ring according to a further embodiment of the present invention in Fig. 1 corresponding representation.
  • Corresponding features are identified by identical reference numerals, so that reference is made to the preceding description and will be discussed below only differences.
  • the support surface 12 of the first part ring 10 is curved and not arranged in a groove, but on a radial collar 16, which in turn is arranged on the mating surfaces 15 of the first part ring 10.
  • the second sub-ring 20, which is in the execution of Fig. 2 supported directly on the support surfaces 11, 12 of the first part of ring 10 may be between these braced or be by an axial distance between the support surfaces 11, 12 is slightly shorter than an axial distance between these contacting support surfaces 21, 22 at undeformatorm second Partial ring 20.
  • first the support surfaces 11, 12 and counter surface 15 of the first part ring 10 and the support surfaces 21, 22 and support surface 25 of the second part ring 20 are finished, arranged on each other and both partial rings 10, 20 clamped together in the axial direction by means not shown clamping means ,
  • the two partial ring 10, 20 are released from each other and moved in opposite directions to each other for mounting in the axial direction, wherein they enclose the bearing pin 51 of the vanes 50, wherein the curvature of the support surface 12 favors assembly.
  • the dowel pins 40 are inserted and then the securing means 30 are secured in grooves of the first part ring 10.
  • Fig. 3 shows a part of a guide grid of a turbomachine with an inner ring according to a further embodiment of the present invention in Fig. 1, 2 corresponding representation.
  • Corresponding features are identified by identical reference numerals, so that reference is made to the preceding description and will be discussed below only differences.
  • the support surface 12 of the first part ring 10 is flat and not in a groove, but arranged on a radial end flange 17 which limits the mating surfaces 15 of the first part ring 10.
  • the second sub-ring 20, which is in the execution of Fig. 3 is also supported directly on the support surfaces 11, 12 of the first part ring 10, is clamped in the axial direction between these with a shrink or press fit.
  • annular groove 26 for reducing its rigidity in the axial direction.
  • the axially facing support surfaces 11, 12 and the counter surface 15 of the first partial ring 10 and the support surfaces (in FIG Fig. 3 is only the support surface 21 provided with reference numerals) and bearing surface of the second sub-ring 20 finished, arranged on each other and both sub-rings 10, 20 clamped together in the axial direction by the second sub-ring 20 is shrunk.
  • the two partial ring 10, 20 are released from each other again and moved towards the assembly in the axial direction in opposite directions, wherein they enclose the bearing pin 51 of the vanes 50, wherein the small radial height of the end flange 17 favors shrinking of the second partial ring 20 for assembly.
  • the dowel pins 40 are inserted and then the securing means 30 are secured in grooves of the first part ring 10.
  • the securing means 30 may be formed as a one-piece or multi-piece wedge with increasing wall thickness in the circumferential direction, the or its parts are inserted in the circumferential direction in the grooves 13, 23 and fixed therein by friction.

Landscapes

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

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen axial geteilter Innenring zur Befestigung an, insbesondere verstellbaren, Leitschaufeln (50) einer Turbomaschine, insbesondere einer Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, der einen ersten Teilring (10) und einen zweiten Teilring (20) aufweist, der sich in axialer Richtung direkt oder indirekt an zwei einander axial zugewandten Stützflächen (11, 12) des ersten Teilrings (10) abstützt und in radialer Richtung durch mehrere in Umfangsrichtung verteilte Passstifte (40) an dem ersten Teilring (10) festgelegt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen axial geteilten Innenring zur Befestigung an, insbesondere verstellbaren, Leitschaufeln einer Turbomaschine, insbesondere einer Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, ein Leitgitter und eine Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, mit dem Innenring sowie Verfahren zu dessen Herstellung und Montage.
  • Aus der DE 103 51 202 A1 ist eine Gasturbine mit einem axial in zwei Teilringe geteilten Innenring bekannt, der an verstellbaren Leitschaufeln befestigt ist, wobei die Teilringe miteinander verschraubt sind.
  • Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, einen axial geteilten Innenring zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Innenring mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 12 - 15 stellen ein Leitgitter und eine Turbomaschine mit (wenigstens) einem hier beschriebenen Innenring bzw. ein Verfahren zum Herstellen bzw. Montieren eines hier beschriebenen Innenrings unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist (wenigstens) ein axial geteilter Innenring, an dem, insbesondere verstellbar(e), Leitschaufeln eines Leitgitters für eine bzw. einer Turbomaschine, insbesondere einer Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, befestigt, insbesondere drehbar gelagert, sind bzw. werden bzw. der hierzu eingerichtet ist bzw. verwendet wird, einen ersten und einen zweiten Teilring auf, wobei der zweite Teilring sich in axialer Richtung an zwei einander axial zugewandten Stützflächen des ersten Teilrings, insbesondere direkt bzw. unmittelbar (auf den Stützflächen) oder aber indirekt, insbesondere über wenigstens ein Federmittel, abstützt und in radialer Richtung durch mehrere in Umfangsrichtung verteilte Passstifte an dem ersten Teilring festgelegt ist bzw. wird.
  • In einer Ausführung wird somit die Funktionalität einer Verschraubung, die beiden Teilringe sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung aneinander festzulegen, auf die Passstifte und die Abstützung verteilt. Insbesondere hierdurch kann in einer Ausführung, insbesondere im Vergleich zu einer Verschraubung, die Montage verbessert, der Bauraum reduziert und/oder die Zuverlässigkeit, insbesondere Festigkeit, der Verbindung verbessert werden.
  • Die Richtungsangabe "axial" bezieht sich vorliegend in fachüblicher Weise auf eine Richtung parallel zu einer Rotations- bzw. (Haupt)Maschinenachse der Turbomaschine, die Richtungsangabe "Umfangsrichtung" entsprechend auf eine Rotationsrichtung um diese Rotations- bzw. (Haupt)Maschinenachse, die Richtungsangabe "radial" auf eine Richtung, die senkrecht auf der axialen und Umfangsrichtung steht.
  • In einer Ausführung wird bzw. ist der zweite Teilring in axialer Richtung zwischen den zwei einander zugewandten Stützflächen des ersten Teilrings, insbesondere elastisch, verspannt.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung die Festlegung durch die Passstifte in radialer Richtung reibschlüssig unterstützt bzw. (diese) entlastet und/oder Spiel in axialer Richtung reduziert bzw. vermieden werden.
  • In einer Ausführung weist der zweite Teilring wenigstens eine, insbesondere radial innere bzw. innenliegende, Ring- bzw. Umfangsnut zur Reduzierung seiner Steifigkeit in axialer Richtung auf, die in einer Weiterbildung mit wenigstens einer Aussparung kommuniziert bzw. verbunden ist, in die einer der Passstifte eingesteckt ist.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung eine Montage und/oder Verspannung des zweiten Teilrings und/oder eine Herstellung der Aussparung(en) verbessert werden.
  • In einer Ausführung kontaktiert der zweite Teilring, insbesondere mit Abstützflächen, die beiden einander zugewandten Stützflächen des ersten Teilrings bzw. liegt direkt bzw. unmittelbar an diesen an, in einer Ausführung mit einem Presssitz bzw. unter Vorspannung. In einer Weiterbildung wird der zweite Teilring durch die bzw. zwischen den beiden ihn kontaktierenden Stützflächen, insbesondere elastisch, komprimiert und hierdurch verspannt, insbesondere, indem ein axialer Abstand bzw. eine axiale lichte Weite zwischen den Stützflächen kürzer ist als ein axialer Abstand der diese kontaktierenden Abstützflächen des zweiten Teilrings bzw. einer Wandstärke des zweiten Teilrings zwischen den beiden Stützflächen bei undeformiertem zweiten Teilring. In einer Weiterbildung wird bzw. ist der zweite Teilring zwischen den zwei einander zugewandten Stützflächen des ersten Teilrings eingeschrumpft bzw. mit einem Schrumpfsitz verspannt, insbesondere, indem der erste und/oder zweite Teilring zur Montage entsprechend, insbesondere unterschiedlich, temperiert, insbesondere abgekühlt bzw. erwärmt, wird bzw. werden.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung Spiel in axialer Richtung reduziert bzw. vermieden und/oder die Festlegung durch die Passstifte in radialer Richtung reibschlüssig unterstützt bzw. entlastet werden.
  • In einer anderen Ausführung wird bzw. ist zwischen dem zweiten Teilring und wenigstens, insbesondere nur, einer der beiden einander zugewandten Stützflächen ein, insbesondere ein- oder mehrteiliges Federmittel, insbesondere ein ein- oder mehrteiliges, insbesondere abgekantetes und/oder gewölbtes, Federblech angeordnet, insbesondere wenigstens teilweise (eingreifend) in eine(r) Nut in dem ersten Teilring und/oder eine(r) Nut in dem zweiten Teilring, durch das der zweite Teilring zwischen den einander zugewandten Stützflächen des ersten Teilrings, insbesondere elastisch, verspannt wird bzw. ist und über das sich der zweite Teilring indirekt an der entsprechenden der zwei einander zugewandten Stützflächen des ersten Teilrings in axialer Richtung abstützt.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung eine Montage und/oder Demontage verbessert werden, insbesondere im Vergleich zu einem Kontakt des Teilrings mit beiden einander zugewandten Stützflächen.
  • Somit stützt sich in einer Ausführung der zweite Teilring in axialer Richtung direkt mit seinen diese kontaktierenden Abstützflächen auf den zwei einander axial zugewandten Stützflächen ab. In einer anderen Ausführung stützt sich der zweite Teilring in axialer Richtung an einer oder beiden Stützflächen indirekt über (jeweils) ein ein- oder mehrteiliges Federmittel ab. Zusätzlich oder alternativ kann in einer Ausführung in axialer Richtung zwischen dem zweiten Teilring und einer oder beiden Stützflächen eine ein- oder mehrschichtige Zwischenlage angeordnet sein bzw. werden, wobei insbesondere diese Ausführungen bzw. Kraftflüsse als ein Abstützen in axialer Richtung an der bzw. den (jeweiligen) Stützfläche(n) des ersten Teilrings im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden werden.
  • In einer Ausführung sind bzw. werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Passstifte reibschlüssig in eine sacklochartige bzw. ein(stirn)seitig geschlossene oder Durchgangs- bzw. zwei(stirn)seitig offene Aussparung, insbesondere Bohrung, in dem ersten Teilring und/oder eine sacklochartige bzw. ein(stirn)seitig geschlossene oder Durchgangs- bzw. zwei(stirn)seitig offene Aussparung, insbesondere Bohrung, in dem zweiten Teilring eingesteckt.
  • Durch eine sacklochartige Aussparung kann ein Passstift in einer Ausführung einsinnig in axialer Richtung verliergesichert werden bzw. sein. Durch eine Durchgangsaussparung kann in einer Ausführung eine Montage verbessert werden.
  • Ein oder mehrere, insbesondere alle, Passstifte sind in einer Ausführung glatt bzw. gewindelos bzw. sind bzw. werden nicht mit dem ersten und/oder zweiten Teilring verschraubt.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung im Vergleich zu einer Verschraubung die Montage verbessert, der Bauraum reduziert und/oder die Zuverlässigkeit, insbesondere Festigkeit, der Verbindung verbessert werden.
  • In einer Ausführung sind bzw. werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Passstifte durch ein, insbesondere ein- oder mehrteiliges, Sicherungsmittel, insbesondere einsinnig, in axialer Richtung gesichert, das an einem oder beiden Teilringen, insbesondere reibschlüssig, befestigt ist bzw. wird, insbesondere durch ein ein- oder mehrteiliges, insbesondere abgekantetes und/oder gewölbtes, Sicherungsblech oder ein ein- oder mehrteiliges keilartiges Sicherungselement bzw. einen ein- oder mehrteiligen Sicherungskeil, das in einer Ausführung wenigstens teilweise (eingreifend) in wenigstens eine(r) Nut in dem ersten Teilring und/oder wenigstens eine(r) Nut in dem zweiten Teilring, angeordnet, insbesondere reibschlüssig darin fixiert wird bzw. ist.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung bei einem Versagen des Passstiftes und/oder Reibschlusses die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Turbomaschine reduziert werden.
  • In einer Ausführung kann das Sicherungsmittel das Federmittel aufweisen, insbesondere zugleich das Federmittel sein.
  • Hierdurch kann dasselbe Mittel, insbesondere ein- oder mehrteilige und/oder abgekantetes und/oder gewölbtes, Blech in einer Ausführung eine Doppelfunktion realisieren.
  • In einer Ausführung weist das keilartige Sicherungsmittel bzw. der Sicherungskeil, insbesondere ein oder mehrere Teile des Sicherungskeils jeweils, eine in Umfangsrichtung zu- bzw. abnehmende Wandstärke auf. Hierdurch kann das keilartige Sicherungsmittel bzw. der Sicherungskeil in einer Ausführung vorteilhaft reibschlüssig in der bzw. den Nut(en) fixiert werden.
  • In einer Ausführung wird bzw. ist das Sicherungsblech bzw. der Sicherungskeil in Umfangsrichtung in die Nut(en) eingeführt. Hierdurch kann in einer Ausführung die Montage erleichtert werden.
  • In einer Ausführung liegt eine, insbesondere (radial) innere, Auflage(mantel- bzw. Umfangs)fläche des zweiten Teilrings in radialer Richtung, insbesondere von radial außen bzw. zu einer Rotations- bzw. (Haupt)Maschinenachse der Turbomaschine hin, auf einer, insbesondere (radial) äußeren, Gegen(mantel- bzw. Umfangs)fläche des ersten Teilrings auf, in einer Ausführung in axialer Richtung wenigstens auf einem Teil eines axialen Eingriffs wenigstens eines der Passstifte in den zweiten Teilring, insbesondere wenigstens auf der axialen Länge des axialen Eingriffs wenigstens eines der Passstifte in den zweiten Teilring.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung die Festlegung durch die Passstifte in radialer Richtung unterstützt und/oder eine Montage verbessert werden.
  • In einer Ausführung ist wenigstens eine der Stützflächen an einem in radialer Richtung hervorstehenden bzw. radialen Flansch, insbesondere Ringflansch bzw. (Ring)Bund, des ersten Teilrings angeordnet, insbesondere ausgebildet. Der (End)Flansch ist in einer Ausführung stirnseitig an dem ersten Teilring angeordnet, er kann insbesondere die Gegenfläche des ersten Teilrings begrenzen bzw. abschließen. In einer anderen Ausführung ist der Flansch bzw. Bund zwischen einer Stirnseite und der anderen der beiden Stützflächen angeordnet, insbesondere auf der Gegenfläche des ersten Teilrings.
  • Zusätzlich oder alternativ ist wenigstens eine der Stützflächen in einer sich in radialer Richtung erstreckende bzw. radiale Nut, insbesondere Ring- bzw. Umfangsnut, des ersten Teilrings angeordnet, insbesondere ausgebildet, insbesondere in der Nut, in der das Federmittel wenigstens teilweise angeordnet ist bzw. in die es eingreift.
  • Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung wenigstens eine der Stützflächen eben und/oder wenigstens eine der Stützflächen gekrümmt.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung jeweils, insbesondere in Kombination, eine Herstellung, Montage und/oder Abstützung verbessert werden.
  • In einer Ausführung wird/werden bzw. ist/sind der erste und/oder zweite Teilring in Umfangsrichtung segmentiert, insbesondere in zwei Hälften.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung eine Herstellung und/oder Montage verbessert werden.
  • In einer Ausführung weist der Innenring eine, insbesondere mit dem ersten und/oder zweiten Teilring integral ausgebildete oder an dem ersten und/oder zweiten Teilring, insbesondere nicht zerstörungsfrei lösbar, insbesondere stoffschlüssig, oder zerstörungsfrei lösbar, insbesondere reib- und/oder formschlüssig, befestigte, ein- oder mehrteilige Radialdichtung auf, die in einer Ausführung radial innen an dem Innen- bzw. Teilring angeordnet ist. Der Innenring kann somit in einer Ausführung insbesondere ein Dichtring bzw. Dichtungsträger sein.
  • In einer Ausführung bilden bzw. begrenzen der erste und zweite Teilring gemeinsam sacklochartige oder Durchgangsaussparungen, insbesondere -bohrungen, in denen die Leitschaufeln befestigt, insbesondere Zapfen der Leitschaufeln direkt oder über Buchsen gelagert, werden bzw. sind. In einer Ausführung liegt eine Trennebene von erstem und zweitem Teilring, in einer Ausführung wenigstens im Wesentlichen symmetrisch, in bzw. durch diese(n) Aussparungen, insbesondere eine Kontaktebene zwischen einer der Stützflächen des ersten Teilrings und einer auf dieser aufliegenden Abstützfläche des zweiten Teilrings.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung eine Herstellung und/oder Montage verbessert werden.
  • In einer Ausführung sind die Zapfen der Leitschaufeln, die Buchsen und/oder der erste und/oder zweite Teilring, insbesondere die sacklochartigen oder Durchgangsaussparungen, wenigstens teilweise beschichtet. Hierdurch kann in einer Ausführung eine Lagerung, insbesondere Verstellung, der Leitschaufeln verbessert werden.
  • Zum Herstellen eines hier beschriebenen axial geteilten Innenrings werden in einer Ausführung der erste und/oder zweite Teilring, insbesondere materialentfernend, insbesondere -abtragend, insbesondere spanend, bearbeitet, insbesondere (die) Aussparungen für die Passstifte und/oder Leitschaufeln gefertigt, insbesondere endgefertigt, und/oder der erste und/oder zweite Teilring segmentiert, während wenigstens eine, insbesondere endbearbeitete, der Stützflächen des ersten Teilrings und eine, insbesondere endbearbeitete, Abstützfläche des zweiten Teilrings aufeinander angeordnet und in axialer Richtung gegeneinander gepresst sind bzw. werden. Nach dieser Bearbeitung können die beiden Teilringe wieder voneinander gelöst, an den Leitschaufeln befestigt und dabei durch die Passstifte miteinander verbunden werden.
  • Zum Montieren eines hier beschriebenen axial geteilten Innenrings wird in einer Ausführung der zweite Teilring in axialer Richtung zwischen den zwei einander zugewandten Stützflächen des ersten Teilrings elastisch verspannt, insbesondere durch Aufschrumpfen oder das bzw. Anordnen des Federmittel(s), und, insbesondere zuvor, gleichzeitig oder anschließend, in radialer Richtung durch die Passstifte an dem ersten Teilring festgelegt. Dabei werden in einer Ausführung die beiden Teilringe in axialer Richtung gegensinnig aufeinander zu verschoben und umschließen dabei wenigstens teilweise die Leitschaufeln, insbesondere deren Lagerzapfen.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung eine Herstellung, Montage und/oder Maßhaltigkeit verbessert werden.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
    • Fig. 1
    einen Teil eines Leitgitters einer Turbomaschine mit einem Innenring nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Meridianschnitt;
    Fig. 2
    einen Teil eines Leitgitters einer Turbomaschine mit einem Innenring nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 1 entsprechender Darstellung; und
    Fig. 3
    einen Teil eines Leitgitters einer Turbomaschine mit einem Innenring nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 1, 2 entsprechender Darstellung.
  • Fig. 1 zeigt einen Teil eines Leitgitters einer Turbomaschine mit einem Innenring nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Meridianschnitt, in dem eine Rotations- bzw. (Haupt)maschinenachse (horizontal in Fig. 1) liegt.
  • Der Innenring weist einen ersten Teilring 10 und einen zweiten Teilring 20 auf und ist somit axial bzw. in axialer Richtung (horizontal in Fig. 1) (zwei)geteilt. In Umfangsrichtung ist bzw. sind der Innenring bzw. die Teilringe 10, 20 (jeweils) in zwei Hälften segmentiert.
  • An dem ersten Teilring 10 ist radial innen (unten in Fig. 1) eine Radialdichtung 19 angeordnet.
  • Der erste und zweite Teilring 10, 20 bilden gemeinsam sacklochartige Bohrungen 52, in denen Zapfen 51 von verstellbaren Leitschaufeln 50 drehbar gelagert sind, in einer Ausführung direkt, in einer andere Ausführung über Buchsen (nicht dargestellt).
  • Der zweite Teilring 20 ist in radialer Richtung (vertikal in Fig. 1) durch mehrere in Umfangsrichtung verteilte Passstifte 40 an dem ersten Teilring 10 festgelegt, die reibschlüssig in Durchgangsbohrungen 24 in dem zweiten Teilring 20 ein- und teilweise durch diese hindurch in sacklochartige Bohrungen 14 in dem ersten Teilring 10 eingesteckt sind.
  • Der zweite Teilring 20 stützt sich in axialer Richtung an zwei einander axial zugewandten Stützflächen 11, 12 des ersten Teilrings 10 ab, wobei die Stützfläche 12 in einer radialen Nut 13 des ersten Teilrings 10 angeordnet ist.
  • Dabei kontaktiert eine Abstützfläche 21 des zweiten Teilrings 20 die Stützfläche 11 des ersten Teilrings 10, während zwischen dem zweiten Teilring 20 und der anderen Stützflächen 12 ein Federmittelt 30 angeordnet ist, durch bzw. über das der zweite Teilring 20 sich in axialer Richtung an der anderen Stützfläche 12 der zwei einander axial zugewandten Stützflächen 11, 12 des ersten Teilrings 10 abstützt und hierdurch zwischen diesen in axialer Richtung verspannt ist.
  • Dieses Federmittelt 30 ist teilweise in der Nut 13 des ersten Teilrings 10 und teilweise in einer Nut 23 des zweiten Teilrings 20 angeordnet bzw. reibschlüssig befestigt und fungiert somit zugleich als ein Sicherungsmittel, dass die Passstifte 40 in axialer Richtung sichert.
  • Eine Auflagefläche 25 des zweiten Teilrings 20 liegt von radial außen (von oben in Fig. 1) auf einer Gegenflächen 15 des ersten Teilrings 10 auf.
  • Zum Herstellen des Innenrings werden zunächst die Stützfläche 11 und Gegenfläche 15 des ersten Teilrings 10 und die Abstützfläche 21 und Auflagefläche 25 des zweiten Teilrings 20 endbearbeitet, aufeinander angeordnet und beide Teilringe 10, 20 in axialer Richtung durch nicht dargestellte Spannmittel miteinander verspannt, so dass Stützfläche 11 und Abstützfläche 21 gegeneinander gepresst sind.
  • In diesem Zustand werden die Bohrungen 14, 24, 52 endgefertigt und die beiden Teilring 10, 20 in Umfangsrichtung jeweils in zwei Hälften segmentiert.
  • Anschließend werden die beiden Teilringe 10, 20 wieder voneinander gelöst und zur Montage in axialer Richtung gegensinnig aufeinander zu verschoben, wobei sie die Lagerzapfen 51 der Leitschaufeln 50 umschließen. Dann werden die Passstifte 40 eingesteckt und anschließend das Federmittel 30 in den Nuten 13, 23 befestigt.
  • Fig. 2 zeigt einen Teil eines Leitgitters einer Turbomaschine mit einem Innenring nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 1 entsprechender Darstellung. Einander entsprechende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorhergehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird.
  • In der Ausführung der Fig. 2 ist die Stützfläche 12 des ersten Teilrings 10 gekrümmt und nicht in einer Nut, sondern auf einem radialen Bund 16 angeordnet, der seinerseits auf der Gegenflächen 15 des ersten Teilrings 10 angeordnet ist.
  • Der zweite Teilring 20, der sich in der Ausführung der Fig. 2 direkt an den Stützflächen 11, 12 des ersten Teilrings 10 abstützt, kann zwischen diesen verspannt sein bzw. werden, indem ein axialer Abstand zwischen den Stützflächen 11, 12 geringfügig kürzer ist als ein axialer Abstand zwischen den diese kontaktierenden Abstützflächen 21, 22 bei undeformiertem zweiten Teilring 20.
  • Zum Herstellen des Innenrings werden zunächst die Stützflächen 11, 12 und Gegenfläche 15 des ersten Teilrings 10 und die Abstützflächen 21, 22 und Auflagefläche 25 des zweiten Teilrings 20 endbearbeitet, aufeinander angeordnet und beiden Teilringe 10, 20 in axialer Richtung durch nicht dargestellte Spannmittel miteinander verspannt.
  • In diesem Zustand werden die Bohrungen 14, 24, 52 endgefertigt und die beiden Teilringe 10, 20 in Umfangsrichtung jeweils in zwei Hälften segmentiert.
  • Anschließend werden die beiden Teilring 10, 20 wieder voneinander gelöst und zur Montage in axialer Richtung gegensinnig aufeinander zu verschoben, wobei sie die Lagerzapfen 51 der Leitschaufeln 50 umschließen, wobei die die Krümmung der Stützfläche 12 eine Montage begünstigt. Dann werden die Passstifte 40 eingesteckt und anschließend das Sicherungsmittel 30 in Nuten des ersten Teilrings 10 befestigt.
  • Fig. 3 zeigt einen Teil eines Leitgitters einer Turbomaschine mit einem Innenring nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 1, 2 entsprechender Darstellung. Einander entsprechende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorhergehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird.
  • In der Ausführung der Fig. 3 ist die Stützfläche 12 des ersten Teilrings 10 eben und nicht in einer Nut, sondern auf einem radialen Endflansch 17 angeordnet, der die Gegenflächen 15 des ersten Teilrings 10 begrenzt.
  • Der zweite Teilring 20, der sich in der Ausführung der Fig. 3 ebenfalls direkt an den Stützflächen 11, 12 des ersten Teilrings 10 abstützt, ist bzw. wird in axialer Richtung zwischen diesen mit einem Schrumpf- bzw. Presssitz verspannt.
  • Hierzu weist er radial innen eine Ringnut 26 zur Reduzierung seiner Steifigkeit in axialer Richtung auf.
  • Zum Herstellen des Innenrings werden zunächst die einander axial zugewandten Stützflächen 11, 12 und die Gegenfläche 15 des ersten Teilrings 10 und die Abstützflächen (in Fig. 3 ist nur die Abstützfläche 21 mit Bezugszeichen versehen) und Auflagefläche des zweiten Teilrings 20 endbearbeitet, aufeinander angeordnet und beiden Teilringe 10, 20 in axialer Richtung miteinander verspannt, indem der zweiten Teilring 20 aufgeschrumpft wird.
  • In diesem Zustand werden die Bohrungen 14, 24, 52 endgefertigt und die beiden Teilringe 10, 20 in Umfangsrichtung jeweils in zwei Hälften segmentiert.
  • Anschließend werden die beiden Teilring 10, 20 wieder voneinander gelöst und zur Montage in axialer Richtung gegensinnig aufeinander zu verschoben, wobei sie die Lagerzapfen 51 der Leitschaufeln 50 umschließen, wobei die geringe radiale Höhe des Endflanschs 17 ein Aufschrumpfen des zweiten Teilrings 20 zur Montage begünstigt. Dann werden die Passstifte 40 eingesteckt und anschließend das Sicherungsmittel 30 in Nuten des ersten Teilrings 10 befestigt.
  • Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist.
  • So kann insbesondere in einer in Fig. 1-3 gestrichelt angedeuteten Abwandlung das Sicherungsmittel 30 auch als ein- oder mehrteiliger Keil mit in Umfangsrichtung zunehmender Wandstärke ausgebildet sein, der bzw. dessen Teile in Umfangsrichtung in die Nuten 13, 23 eingeschoben und darin reibschlüssig fixiert sind bzw. werden.
  • Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    erster Teilring
    11, 12
    Stützfläche
    13
    Nut
    14
    Bohrung
    15
    Gegenfläche
    16
    Bund
    17
    Endflansch
    19
    Dichtung
    20
    zweiter Teilring
    21, 22
    Abstützfläche
    23
    Nut
    24
    Bohrung
    25
    Auflagefläche
    26
    Ringnut
    30
    Feder- und/oder Sicherungsmittel
    40
    Passstift
    50
    Leitschaufel
    51
    Zapfen
    52
    Bohrung

Claims (15)

  1. Axial geteilter Innenring zur Befestigung an, insbesondere verstellbaren, Leitschaufeln (50) einer Turbomaschine, insbesondere einer Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, der einen ersten Teilring (10) und einen zweiten Teilring (20) aufweist, der sich in axialer Richtung direkt oder indirekt an zwei einander axial zugewandten Stützflächen (11, 12) des ersten Teilrings (10) abstützt und in radialer Richtung durch mehrere in Umfangsrichtung verteilte Passstifte (40) an dem ersten Teilring (10) festgelegt ist.
  2. Innenring nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilring (20) in axialer Richtung zwischen den zwei einander zugewandten Stützflächen (11, 12) des ersten Teilrings (10) verspannt ist.
  3. Innenring nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilring (20) wenigstens eine Ringnut (26) zur Reduzierung einer Steifigkeit in axialer Richtung aufweist.
  4. Innenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilring (20) die beiden einander zugewandten Stützflächen (11, 12) des ersten Teilrings (10) kontaktiert oder zwischen dem zweiten Teilring (20) und wenigstens einer (12) der beiden einander zugewandten Stützflächen (11, 12) ein Federmittelt (30) zum Verspannen des zweiten Teilrings (20) zwischen den Stützflächen (11, 12) angeordnet ist.
  5. Innenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Passstifte (40) reibschlüssig in eine sacklochartige oder Durchgangsaussparung (14, 24) in dem ersten und/oder zweiten Teilring (10, 20) eingesteckt und/oder durch ein Sicherungsmittel (30) in axialer Richtung gesichert ist, das an wenigstens einem der Teilringe (10, 20) befestigt ist.
  6. Innenring nach den beiden vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsmittel (30) keilartig ausgebildet ist und/oder das Federmittel (30) aufweist, insbesondere ist.
  7. Innenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auflagefläche (25) des zweiten Teilrings (20) in radialer Richtung, insbesondere von radial außen, auf einer Gegenflächen (15) des ersten Teilrings (10) aufliegt.
  8. Innenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine (12) der Stützflächen an einem radialen Flansch (16, 17) oder in einer radialen Nut (13) des ersten Teilrings (10) angeordnet ist.
  9. Innenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Teilring (10, 20) in Umfangsrichtung segmentiert ist.
  10. Innenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine, insbesondere mit dem ersten und/oder zweiten Teilring (10, 20) integral ausgebildete oder an dem ersten und/oder zweiten Teilring (10, 20) befestigte, Radialdichtung (19).
  11. Innenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Teilring (10, 20) gemeinsam, insbesondere beschichtete, sacklochartige oder Durchgangsaussparungen (52) zur Befestigung an den, insbesondere beschichteten, Leitschaufeln (50) bilden, insbesondere an, insbesondere beschichteten, Buchsen zur Lagerung der Leitschaufeln (50).
  12. Leitgitter für eine Turbomaschine, insbesondere eine Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, mit einem axial geteilten Innenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche und, insbesondere verstellbaren, Leitschaufeln (50), an denen der Innenring befestigt ist.
  13. Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, mit wenigstens einer Verdichter- oder Turbinenstufe mit einem axial geteilten Innenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  14. Verfahren zum Herstellen eines axial geteilten Innenrings nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und/oder zweite Teilring (10, 20) bearbeitet, insbesondere Aussparungen (14, 24, 52) für die Passstifte (40) und/oder Leitschaufeln (50) hergestellt und/oder der Teilring (10, 20) segmentiert, werden, während wenigstens eine, insbesondere endbearbeitete, der Stützflächen (11, 12) des ersten Teilrings und eine, insbesondere endbearbeitete, Abstützfläche (21, 22) des zweiten Teilrings aufeinander angeordnet und gegeneinander gepresst sind.
  15. Verfahren zum Montieren eines axial geteilten Innenrings nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Teilring (20) in axialer Richtung zwischen den zwei einander zugewandten Stützflächen (11, 12) des ersten Teilrings (10) verspannt und in radialer Richtung durch die Passstifte (40) an dem ersten Teilring (10) festgelegt wird.
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