EP3428402A1 - Vane segment with curved relief slot - Google Patents

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EP3428402A1
EP3428402A1 EP18179434.8A EP18179434A EP3428402A1 EP 3428402 A1 EP3428402 A1 EP 3428402A1 EP 18179434 A EP18179434 A EP 18179434A EP 3428402 A1 EP3428402 A1 EP 3428402A1
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EP
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vane segment
guide vane
segment according
wall element
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EP18179434.8A
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EP3428402B1 (en
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Markus Uecker
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
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Publication date
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/041Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector using blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
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    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/94Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF]
    • F05D2260/941Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF] particularly aimed at mechanical or thermal stress reduction

Definitions

  • the present invention relates to a stator segment for a gas turbine, in particular an aircraft gas turbine, comprising at least one radially outer shroud and a radially inner shroud, which extend along a respective arc and together form a ring portion, wherein in the radial direction between the outer shroud and the inner shroud a plurality of guide vanes are arranged side by side in the circumferential direction, which are connected to the inner shroud and the outer shroud, preferably material fit, in particular in one piece, wherein the outer shroud comprises an axially forward sealing wall member and an axially rear sealing wall member, such that the outer shroud and the two sealing walls in longitudinal section form a trough-like profile, wherein at the axially front and / or rear sealing wall element at least one relief gap with an example substantially linearly extending Hau Is provided ptabites, which extends from a radial outer edge of the respective front and / or rear sealing wall element along the sealing wall element substantially radially
  • Relief joints in guide blade segments of gas turbines are used in particular to reduce the resulting thermal expansion in the component.
  • other areas can be protected in which cracks would lead to a vibration fatigue of the entire component, in particular an entire vane ring, which is formed by a plurality of vane segments.
  • the object of the invention is to provide a vane segment in which cracking is reduced.
  • the relief gap has at least one additional section which adjoins the main section radially inward, wherein the additional section is formed by at least one curved section.
  • an additional section with at least one curved section leads to an improved stress distribution in the region of the relief section having the main section and at least one curved section.
  • a base or joint bottom directly adjoining the linear main portion can be avoided, which counteracts the high stresses in the region of the base or joint floor.
  • the relief gap may extend in its radially innermost region in the circumferential direction and / or terminate in one or more end regions, which are located radially farther outward than a radially innermost region of the relief joint.
  • the additional portion has at least one curved first section and at least one curved second section, which are interconnected.
  • the first section may be curved with a first radius
  • the second section may be curved with a second radius, wherein the first radius may be greater than the second radius.
  • the two sections may be connected to a third radius.
  • the relief gap may have an optimized design with respect to the stress distribution. In this case, concentrating forces can be absorbed distributed along the differently curved sections so far in the ground or joint floor.
  • the first subsection may be arranged so as to have a tangent in the region of the connection to the main section which is substantially orthogonal to the main section runs.
  • the tangent to the main portion may also be a tangent to an arcuate circumferential direction imagined in the region of the terminal.
  • the first section may be formed convex so that it extends radially outward starting from the region of the connection to the main section.
  • the first section of the additional section of the relief joint thus has a radially inwardly convex curvature and extends substantially in the circumferential direction.
  • the first section forms an arc section whose chord extends substantially in the circumferential direction or substantially orthogonal to the radial direction.
  • the second subsection may be arranged to have a tangent parallel to the main section.
  • the second subsection may be convexly formed in the circumferential direction away from the main section.
  • the second subsection of the additional section of the relief joint thus has a convex curvature in a direction pointing away from the main section in the circumferential direction.
  • Such a second subsection extends substantially in the radial direction.
  • the second section forms an arc section whose chord extends substantially in the radial direction or substantially parallel to the main section or substantially orthogonal to the circumferential direction.
  • first section and the second section may preferably be concavely curved in the direction of the main section.
  • the main portion may be connected to the first portion, in particular, the main portion may be connected to a central region of the first portion.
  • a respective second subsection is arranged, which is connected to the first subsection.
  • the first section and the two adjoining second sections thereby form two hook-shaped sections connected to the main section.
  • the discharge gap with main section and the additional section which has the first section and two second section, form a kind of anchor shape of the relief joint.
  • the main section can be connected by means of a third section to a second section, in particular connected to a radially outer end of the second section.
  • the first subsection can adjoin the second subsection connected to the main section.
  • a further second subsection can adjoin the first subsection.
  • the third section and the subsequent second section can be S-shaped.
  • the third section and the second section flow into each other.
  • the third section is arranged between the main section and the one second section.
  • a type of hook shape or loop shape of the relief joint is formed by the sequence of third subsection, second subsection, first subsection and further second subsection.
  • S-shaped may mean in particular that the respective sections together form an S-shape and / or are curved in opposite directions.
  • the relief gap may be in the form of a question mark without a dot.
  • the main portion may, in this and other embodiments, be arranged in a circumferentially central region of the relief gap, e.g. within a range of 20% to 80%, or even 35% to 65% of the circumferential extent.
  • the relief gap can also be unbranched and / or have only a single end within the relevant front or rear sealing wall element.
  • a respective transition between the first section and the second section may be formed by a transition section, wherein preferably the transition section has a transition radius which is smaller than the first radius and smaller than the second radius.
  • the radii transitions can take place substantially tangentially, that is to say at a point at which a tangent to both adjacent but differently curved sections can be formed.
  • At least one second section can be assigned an end section.
  • the end portion with the same radius (second radius) may be curved as the second portion. But it is also conceivable that the end portion has a radius which is smaller than the second radius. In this case, the end portion is formed so that a tangent inclined to the main portion, in particular the main portion would cut.
  • the invention further relates to a gas turbine, in particular an aircraft gas turbine, with at least one compressor assembly, a combustion chamber and at least one turbine assembly, wherein the compressor assembly and / or the turbine assembly comprises at least one vane assembly by a plurality of circumferentially juxtaposed vane segments according to any one of the preceding claims is formed.
  • the present invention also includes such embodiments in which, alternatively or additionally, a corresponding relief gap is provided in the inner shroud.
  • the inner shroud may also (i.e., like the outer shroud) comprise an axial forward seal wall member and an axially rearward seal wall member such that the inner shroud and these two seal walls form a (reverse) trough-like profile in longitudinal section.
  • this alternative or additional radially inner relief joint may be provided on the axially front and / or rear sealing wall element (also) with a main section which extends essentially from a radial inner edge of the respective front and / or rear sealing wall element along the sealing wall element extends radially outward.
  • This additional or alternative radial relief joint may have at least one additional section which adjoins the main section radially on the outside and which may also be formed by at least one curved section.
  • This radially inner relief gap may be formed corresponding to or analogous to the previously defined and described in more detail below with reference to the figures (outer) relief joint, ie it may correspond to a mirrored outer relief joint according to one or more of the preceding and / or following embodiments or substantially correspond.
  • Fig. 1 shows in a simplified and schematic perspective view a section of a vane segment 10.
  • the vane segment comprises a plurality of circumferentially UR arranged side by side vanes 12.
  • Fig. 1 is shown in the radial direction RR outer and upper shroud 14 of the vane segment 10. with respect to an axial direction AR, an axially forward sealing wall element 18 and an axially rearward sealing wall element 20 are arranged on the shroud 14.
  • the outer shroud 14 and the two sealing walls 16, 18 form a trough-like profile in longitudinal section.
  • the sides 20, 22 of the sealing walls 16, 18 which are respectively remote from the formed trough form receptacles for connecting the vane segment 10 to further structural components, not shown, of a gas turbine.
  • a plurality of relief joints 24 are arranged along the circumferential direction.
  • the in the Fig. 1 Relief joints 24 shown extend substantially linearly in the radial direction RR and along the inclined sealing wall element 18th
  • the linearly extending relief joints 24 are disadvantageous in that high stresses or tensile forces occur at the base 28, which is particularly the case in FIG Fig. 5 in the upper voltage curve diagram and is marked with a white arrow.
  • Related investigations have shown values of over 1000MPa for a linear relief joint.
  • Fig. 2 shows in a simplified and schematic representation, which can also be designated as a plan view of the sealing wall element 18, a relief joint 24 according to a first embodiment.
  • the relief gap 24 comprises a main portion 26.
  • the relief gap 24 comprises a first portion 30 and in the example shown, two second portions 32, which adjoin the first portion in the circumferential direction left and right.
  • the first section 30 and the two second sections 32 together form an additional section 34 which, together with the main section 26, forms the entire relief gap 24.
  • the main section 26 merges into the first section 30, in particular the main section 26 is connected to the central section of the first section 30 in a central region of the first section 30 relative to the circumferential direction UR.
  • dotted lines 36 are drawn in, which illustrate a possible transition from one to the other subsection. It should be noted, however, that the purely schematically drawn lines 36 indicate only where a transition between subsections can be qualitatively arranged approximately.
  • the first section 30 has a radially inwardly convex curvature. It is thus concavely curved toward the main section 26.
  • the curvature is formed by a first radius R1, which in the Fig. 2 illustratively drawn as a dashed line.
  • R1 which in the Fig. 2 illustratively drawn as a dashed line.
  • the first section 30 extends substantially in the circumferential direction UR.
  • the first section 30 is curved so as to have a tangent T1 orthogonal to the radial direction RR.
  • the second section 32 has a convex curvature away from the main section 26 in the circumferential direction.
  • the curvature is formed by a second radius R2, which in the Fig. 2 illustratively drawn as a dashed line.
  • the second section 32 extends substantially in the radial direction RR. At least it runs in sections across the circumferential direction UR. In other words, it can also be said that the second subsection 32 is arranged to have a tangent T2 that is parallel to the radial direction or parallel to the main section 26.
  • the first radius R1 is greater than the second radius R2.
  • a transition section 38 may be provided in a region of the respective lines 36 or the transitions between two subsections 30, 32. Such a transition section may be curved with a third radius which is smaller than the first radius R1 and the second radius R2.
  • the purely schematically and simplified illustrated curvature of the additional portion 34 with different radii of the sections 30, 32 is preferably carried out in reality so that no cracks or steps arise along the changing curvatures.
  • the radii transitions between two adjacent partial or transition sections 30, 32, 38 are tangential.
  • the free ends 39 of the second sections 32 may also be provided by outlet sections 40, which are not shown in detail here.
  • Such outlet portions 40 have a fourth radius of curvature which is smaller than the second radius R2.
  • the second sections 32 or their free ends 39 can be aligned with the main section 26.
  • relief gap 24 has a kind of double hook shape or anchor shape.
  • Fig. 3 shows a second embodiment of a relief joint 24 with the main portion 26, a first portion 30 and two second portions 32nd Unlike in the embodiment of Fig. 2 the main section 26 is connected by means of a third section 42 with the right in the circumferential direction UR second section 32.
  • the third section 42 forms a counterbending to the adjoining second section 32.
  • These two sections 32, 42 form a kind of S-shaped connection between the main section 26 and the first section 30.
  • a transition section can also be provided at the transition between the third subsection 42 and the adjoining second subsection 32 in the region of the line 36. The same applies, of course, to the other transitions 38 between the second subsections 32 and the first subsection 30 at the lines 36, as stated above with reference to Fig. 2 has already been described.
  • the relief joint 24 according to Fig. 3 has a single free end 39 on the left second section. Also, this end 39 may be formed by a spout portion 40, as described above with reference to the Fig. 2 has already been described. Overall, results for the relief gap 24 according to Fig. 3 a kind of hook shape or loop shape.
  • Fig. 4 shows a modification of the relief joint 24 according to Fig. 2 , It has been shown that the relief gap does not necessarily have to have two second sections 32. Rather, a second section 32 may be provided on the first section 30 only on one side. Whether the second portion 32 in such a configuration with respect to the circumferential direction UR left or, as in the Fig. 4 is shown, right on the first section 30 is arranged, is arbitrary. With regard to the dimensions of the radii of curvature, essentially the same applies as for the embodiment according to FIG Fig. 2 , as well as for transition areas between the sections 30, 32nd
  • Fig. 5 shows purely illustratively the vane segment 10 of Fig. 1 , wherein simplified and purely illustrative relief joints 24 according to Fig. 2 and Fig. 3 are drawn.
  • This illustration serves only to show the arrangement of such relief joints with curved sections 30, 32.
  • the specific number of relief joints 24 on a vane segment 10 is arbitrary.
  • a plurality of similar or only similar relief joints 24 are provided for a vane segment 10.
  • a mix of relief joints, as in Fig. 5 thus, as a rule, this does not correspond to a real embodiment, but merely serves the purpose of illustration here.
  • FIG. 6 shows a typical voltage curve for a relief joint 24 according to an embodiment as shown in FIG Fig. 2 has been shown and explained there. It has been found that in the region of the transition from the main section 26 to the first section 30, a significantly reduced tension occurs due to the configuration of the relief joint with the curved sections Subsections 30, 32. It has been found, in particular, that the stresses in the region of interest at the radially inner end of the main section 26 are less than 500 MPa.
  • a vane ring may be formed by a plurality of vane segments 10 described above, which are arranged side by side in the circumferential direction.
  • Such a vane ring can be assigned to a compressor side or a turbine side of the gas turbine.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leitschaufelsegment (10) für eine Gasturbine, insbesondere Fluggasturbine, umfassend wenigstens ein radial äußeres Deckband (14) und ein radial inneres Deckband, die sich entlang eines jeweiligen Kreisbogens erstrecken und gemeinsam einen Ringabschnitt bilden, wobei in radialer Richtung (RR) zwischen dem äußeren Deckband (14) und dem inneren Deckband mehrere Leitschaufeln (12) in Umfangsrichtung (UR) nebeneinander angeordnet sind, die mit dem inneren Deckband und dem äußeren Deckband (14), vorzugsweise materialschlüssig, insbesondere einstückig, verbunden sind, wobei das äußere Deckband (14) bezogen auf eine axiale Längsrichtung (AR) ein axial vorderes Dichtwandelement (16) und ein axial hinteres Dichtwandelement (18) umfasst, derart, dass das äußere Deckband (14) und die beiden Dichtwände (16, 18) im Längsschnitt ein wannenartiges Profil bilden, wobei am axial vorderen oder/und hinteren Dichtwandelement (16, 18) wenigstens eine Entlastungsfuge (24) mit einem Hauptabschnitt (26) vorgesehen ist, der sich ausgehend von einem radialen Außenrand des betreffenden vorderen oder/und hinteren hinteren Dichtwandelements (16, 18) entlang des Dichtwandelements nach im Wesentlichen radial innen erstreckt. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Entlastungsfuge (24) wenigstens einen sich radial innen an den Hauptabschnitt (26) anschließenden Zusatzabschnitt (34) aufweist, wobei der Zusatzabschnitt (34) durch wenigstens einen gekrümmten Teilabschnitt (30, 32, 42) gebildet ist.

Figure imgaf001
The invention relates to a stator blade segment (10) for a gas turbine, in particular an aircraft gas turbine, comprising at least one radially outer shroud (14) and a radially inner shroud, which extend along a respective arc and together form a ring section, wherein in the radial direction (RR) between the outer shroud (14) and the inner shroud a plurality of guide vanes (12) in the circumferential direction (UR) are arranged side by side, with the inner shroud and the outer shroud (14), preferably materially, in particular in one piece, are connected, wherein the outer Covering tape (14) relative to an axial longitudinal direction (AR) comprises an axially front sealing wall element (16) and an axially rear sealing wall element (18), such that the outer shroud (14) and the two sealing walls (16, 18) in longitudinal section forming a trough-like profile, wherein at the axially front and / or rear sealing wall element (16, 18) at least one discharge link e (24) is provided with a main portion (26) extending from a radial outer edge of the respective front and / or rear rear sealing wall element (16, 18) along the sealing wall element extends substantially radially inward. According to the invention, it is proposed that the relief joint (24) has at least one additional section (34) adjoining the main section (26) radially inward, wherein the additional section (34) is formed by at least one curved section (30, 32, 42).
Figure imgaf001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leitschaufelsegment für eine Gasturbine, insbesondere Fluggasturbine, umfassend wenigstens ein radial äußeres Deckband und ein radial inneres Deckband, die sich entlang eines jeweiligen Kreisbogens erstrecken und gemeinsam einen Ringabschnitt bilden, wobei in radialer Richtung zwischen dem äußeren Deckband und dem inneren Deckband mehrere Leitschaufeln in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, die mit dem inneren Deckband und dem äußeren Deckband, vorzugsweise materialschlüssig, insbesondere einstückig, verbunden sind, wobei das äußere Deckband bezogen auf eine axiale Längsrichtung ein axial vorderes Dichtwandelement und ein axial hinteres Dichtwandelement umfasst, derart, dass das äußere Deckband und die beiden Dichtwände im Längsschnitt ein wannenartiges Profil bilden, wobei am axial vorderen oder/und hinteren Dichtwandelement wenigstens eine Entlastungsfuge mit einem beispielsweise im Wesentlichen linear verlaufenden Hauptabschnitt vorgesehen ist, der sich ausgehend von einem radialen Außenrand des betreffenden vorderen oder/und hinteren Dichtwandelements entlang des Dichtwandelements im Wesentlichen nach radial innen erstreckt.The present invention relates to a stator segment for a gas turbine, in particular an aircraft gas turbine, comprising at least one radially outer shroud and a radially inner shroud, which extend along a respective arc and together form a ring portion, wherein in the radial direction between the outer shroud and the inner shroud a plurality of guide vanes are arranged side by side in the circumferential direction, which are connected to the inner shroud and the outer shroud, preferably material fit, in particular in one piece, wherein the outer shroud comprises an axially forward sealing wall member and an axially rear sealing wall member, such that the outer shroud and the two sealing walls in longitudinal section form a trough-like profile, wherein at the axially front and / or rear sealing wall element at least one relief gap with an example substantially linearly extending Hau Is provided ptabschnitt, which extends from a radial outer edge of the respective front and / or rear sealing wall element along the sealing wall element substantially radially inward.

Richtungsangaben wie "Axial-" bzw. "axial", "Radial-" bzw. "radial" und "Umfangs-" sind grundsätzlich auf die Maschinenachse der Gasturbine bezogen zu verstehen, sofern sich aus dem Kontext nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.Directional information such as "axial" or "axial", "radial" or "radial" and "circumferential" are basically based on the machine axis of the gas turbine to understand, unless the context explicitly or implicitly otherwise results.

Entlastungsfugen in Leitschaufelsegmenten von Gasturbinen dienen insbesondere dazu, aufgrund der thermischen Ausdehnung entstehende Zwänge im Bauteil zu reduzieren. Hierdurch können andere Bereiche geschützt werden, in denen Anrisse zu einer Schwingungsermüdung des gesamten Bauteils, insbesondere eines gesamten Leitschaufelkranzes, der durch mehrere Leitschaufelsegmente gebildet wird, führen würde.Relief joints in guide blade segments of gas turbines are used in particular to reduce the resulting thermal expansion in the component. As a result, other areas can be protected in which cracks would lead to a vibration fatigue of the entire component, in particular an entire vane ring, which is formed by a plurality of vane segments.

Bei derartigen Entlastungsfugen, deren linearer Hauptabschnitt einen radial innen liegenden Grund bzw. Fugenboden aufweisen, hat sich gezeigt, dass im Bereich des Grunds im Betrieb der Gastrubine hohe Zugspannungen entstehen, die zu Rissen an der betreffenden Fuge führen können. Durch die Rissbildung an solchen Entlastungsfugen wird die Lebensdauer eines Leitschaufelsegments bzw. eines Leitschaufelkranzes, der aus mehreren Leitschaufelsegmenten gebildet ist, verringert.In such relief joints, the main linear section of which has a radially inner bottom or joint bottom, it has been found that high tensile stresses arise in the area of the bottom during operation of the gas turbines, which can lead to cracks at the joint in question. Cracking at such relief joints reduces the life of a vane segment or vane ring formed of multiple vane segments.

Aufgabe der Erfindung ist, es, ein Leitschaufelsegment bereitzustellen, bei dem die Rissbildung verringert ist.The object of the invention is to provide a vane segment in which cracking is reduced.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass bei einem Leitschaufelsegment die Entlastungsfuge wenigstens einen sich radial innen an den Hauptabschnitt anschließenden Zusatzabschnitt aufweist, wobei der Zusatzabschnitt durch wenigstens einen gekrümmten Teilabschnitt gebildet ist.To achieve this object, it is proposed that, in the case of a guide blade segment, the relief gap has at least one additional section which adjoins the main section radially inward, wherein the additional section is formed by at least one curved section.

Das Vorsehen von einem Zusatzabschnitt mit wenigstens einem gekrümmten Teilabschnitt führt zu einer verbesserten Spannungsverteilung im Bereich der den Hauptabschnitt und wenigstens einen gekrümmten Teilabschnitt aufweisenden Entlastungsfuge. Insbesondere kann durch das Bereitstellens des Zusatzabschnitts ein sich unmittelbar an den linearen Hauptabschnitt anschließender Grund bzw. Fugenboden vermieden werden, wodurch den hohen Spannungen im Bereich des Grunds bzw. Fugenbodens entgegengewirkt wird.The provision of an additional section with at least one curved section leads to an improved stress distribution in the region of the relief section having the main section and at least one curved section. In particular, by providing the additional portion, a base or joint bottom directly adjoining the linear main portion can be avoided, which counteracts the high stresses in the region of the base or joint floor.

Die Entlastungsfuge kann in ihrem radial innersten Bereich in Umfangsrichtung verlaufen oder/und in einem oder mehreren Endbereichen enden, der bzw. die radial weiter außen liegen als ein radial innerster Bereich der Entlastungsfuge.The relief gap may extend in its radially innermost region in the circumferential direction and / or terminate in one or more end regions, which are located radially farther outward than a radially innermost region of the relief joint.

Es wird weiterbildend vorgeschlagen, dass der Zusatzabschnitt wenigstens einen gekrümmten ersten Teilabschnitt und wenigstens einen gekrümmten zweiten Teilabschnitt aufweist, die miteinander verbunden sind. Dabei kann der erste Teilabschnitt mit einem ersten Radius gekrümmt sein, und der zweite Teilabschnitt kann mit einem zweiten Radius gekrümmt sein, wobei der erste Radius größer sein kann als der zweite Radius. Die beiden Teilabschnitte können mit einem dritten Radius verbunden sein.It is further proposed that the additional portion has at least one curved first section and at least one curved second section, which are interconnected. In this case, the first section may be curved with a first radius, and the second section may be curved with a second radius, wherein the first radius may be greater than the second radius. The two sections may be connected to a third radius.

Durch das vorsehen von unterschiedlich gekrümmten Teilabschnitten, insbesondere einem ersten Teilabschnitt mit einer ersten Krümmung und einem zweiten Teilabschnitt mit einer zweiten Krümmung, die von der ersten Krümmung verschieden ist, kann die Entlastungsfuge eine im Hinblick auf die Spannungsverteilung optimierte Ausgestaltung aufweisen. Dabei können sich bisher im Grund bzw. Fugenboden konzentrierende Kräfte entlang der unterschiedlich gekrümmten Teilabschnitte verteilt aufgenommen werden.By providing differently curved sections, in particular a first section with a first curvature and a second section with a second curve, which is different from the first curve, the relief gap may have an optimized design with respect to the stress distribution. In this case, concentrating forces can be absorbed distributed along the differently curved sections so far in the ground or joint floor.

Der erste Teilabschnitt kann so angeordnet sein, dass er im Bereich des Anschlusses an den Hauptabschnitt eine Tangente aufweist, die im Wesentlichen orthogonal zum Hauptabschnitt verläuft. Anders ausgedrückt, kann die Tangente an den Hauptabschnitt auch eine Tangente zu einer im Bereich des Anschlusses gedachten bogenförmig verlaufenden Umfangsrichtung sein. Dabei kann der erste Teilabschnitt derart konvex ausgebildet sein, dass er ausgehend vom Bereich des Anschlusses an den Hauptabschnitt nach radial außen verläuft. Bezogen auf die Anordnung eines Leitschaufelsegments in einer Gasturbine weist der erste Teilabschnitt des Zusatzabschnitts der Entlastungsfuge also eine nach radial innen konvexe Krümmung auf und erstreckt sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung. Anders ausgedrückt kann auch gesagt werden, dass der erste Teilabschnitt einen Bogenabschnitt bildet, dessen Sehne im Wesentlichen in Umfangsrichtung bzw. im Wesentlichen orthogonal zur Radialrichtung verläuft.The first subsection may be arranged so as to have a tangent in the region of the connection to the main section which is substantially orthogonal to the main section runs. In other words, the tangent to the main portion may also be a tangent to an arcuate circumferential direction imagined in the region of the terminal. In this case, the first section may be formed convex so that it extends radially outward starting from the region of the connection to the main section. Based on the arrangement of a guide blade segment in a gas turbine, the first section of the additional section of the relief joint thus has a radially inwardly convex curvature and extends substantially in the circumferential direction. In other words, it can also be said that the first section forms an arc section whose chord extends substantially in the circumferential direction or substantially orthogonal to the radial direction.

Der zweite Teilabschnitt kann so angeordnet sein, dass er eine Tangente aufweist, die parallel zum Hauptabschnitt verläuft Dabei kann der zweite Teilabschnitt in Umfangsrichtung weg von dem Hauptabschnitt konvex ausgebildet sein. Bezogen auf die Anordnung eines Leitschaufelsegments in einer Gasturbine weist der zweite Teilabschnitt des Zusatzabschnitts der Entlastungsfuge also in einem in Umfangsrichtung weg von dem Hauptabschnitt weisenden Richtung eine konvexe Krümmung auf. Ein solcher zweiter Teilabschnitt erstreckt sich im Wesentlichen in Radialrichtung. Anders ausgedrückt kann auch gesagt werden, dass der zweite Teilabschnitt einen Bogenabschnitt bildet, dessen Sehne im Wesentlichen in Radialrichtung bzw. im Wesentlichen parallel zum Hauptabschnitt oder im Wesentlichen orthogonal zur Umfangsrichtung verläuft.The second subsection may be arranged to have a tangent parallel to the main section. In this case, the second subsection may be convexly formed in the circumferential direction away from the main section. Based on the arrangement of a guide vane segment in a gas turbine, the second subsection of the additional section of the relief joint thus has a convex curvature in a direction pointing away from the main section in the circumferential direction. Such a second subsection extends substantially in the radial direction. In other words, it can also be said that the second section forms an arc section whose chord extends substantially in the radial direction or substantially parallel to the main section or substantially orthogonal to the circumferential direction.

Aus den obigen Beschreibungen und Merkmalen folgt, dass der erste Teilabschnitt und der zweite Teilabschnitt vorzugsweise in Richtung des Hauptabschnitts konkav gekrümmt ausgebildet sein können.It follows from the above descriptions and features that the first section and the second section may preferably be concavely curved in the direction of the main section.

Gemäß einer ersten Variante kann der Hauptabschnitt mit dem ersten Teilabschnitt verbunden sein, insbesondere kann der Hauptabschnitt mit einem mittleren Bereich des ersten Teilabschnitts verbunden sein. Dabei kann am ersten Teilabschnitt auf in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seiten des Hauptabschnitts ein jeweiliger zweiter Teilabschnitt angeordnet ist, der mit dem ersten Teilabschnitt verbunden ist. Der erste Teilabschnitt und die beiden sich daran anschließenden zweiten Teilabschnitte bilden hierdurch zwei mit dem Hauptabschnitt verbundene hakenförmige Abschnitte. Anders ausgedrückt kann auch davon gesprochen werden, dass die Entlastungfuge mit Hauptabschnitt und dem Zusatzabschnitt, der den ersten Teilabschnitt und zwei zweite Teilabschnitt aufweist, eine Art Ankerform der Entlastungsfuge bilden.According to a first variant, the main portion may be connected to the first portion, in particular, the main portion may be connected to a central region of the first portion. In this case, on the first subsection on circumferentially opposite sides of the main section, a respective second subsection is arranged, which is connected to the first subsection. The first section and the two adjoining second sections thereby form two hook-shaped sections connected to the main section. In other words, it can also be said that the discharge gap with main section and the additional section, which has the first section and two second section, form a kind of anchor shape of the relief joint.

Gemäß einer zweiten Variante kann der Hauptabschnitt mittels eines dritten Teilabschnitts mit einem zweiten Teilabschnitt verbunden sein, insbesondere mit einem radial äußeren Ende des zweiten Teilabschnitts verbunden ist. Dabei kann sich an den mit dem Hauptabschnitt verbundenen zweiten Teilabschnitt der erste Teilabschnitt anschließen. Ferner kann bei dieser zweiten Variante sich an den ersten Teilabschnitt ein weiterer zweiter Teilabschnitt anschließen. Schließlich können hierbei der dritte Teilabschnitt und der sich anschließende zweite Teilabschnitt S-förmig ausgebildet sein. Insbesondere gehen der dritte Teilabschnitt und der zweite Teilabschnitt fließend ineinander über. Anders ausgedrückt ist der dritte Teilabschnitt zwischen dem Hauptabschnitt und dem einen zweiten Teilabschnitt angeordnet. Bei der zweiten Variante wird durch die Abfolge von dritten Teilabschnitt, zweitem Teilabschnitt, ersten Teilabschnitt und weiterem zweiten Teilabschnitt eine Art Hakenform oder Schleifenform der Entlastungsfuge gebildet.According to a second variant, the main section can be connected by means of a third section to a second section, in particular connected to a radially outer end of the second section. In this case, the first subsection can adjoin the second subsection connected to the main section. Furthermore, in this second variant, a further second subsection can adjoin the first subsection. Finally, in this case the third section and the subsequent second section can be S-shaped. In particular, the third section and the second section flow into each other. In other words, the third section is arranged between the main section and the one second section. In the second variant, a type of hook shape or loop shape of the relief joint is formed by the sequence of third subsection, second subsection, first subsection and further second subsection.

"S-förmig ausgebildet" kann dabei insbesondere bedeuten, dass die betreffenden Abschnitte zusammen eine S-Form ausbilden und/oder entgegengesetzt gekrümmt sind."S-shaped" may mean in particular that the respective sections together form an S-shape and / or are curved in opposite directions.

In ein oder mehreren der vorgenannten Ausführungsformen kann die Entlastungsfuge die Form eines Fragezeichens ohne Punkt haben. Der Hauptabschnitt kann in dieser und anderen Ausführungsformen in einem in Umfangsrichtung mittigen Bereich der Entlastungsfuge angeordnet sein, z.B. innerhalb eines Bereichs von 20% bis 80%, oder auch 35% bis 65% der Umfangserstreckung. Alternativ oder zusätzlich kann die Entlastungsfuge auch unverzweigt sein und/oder nur ein einziges Ende innerhalb des betreffenden vorderen bzw. hinteren Dichtwandelements aufweisen.In one or more of the aforementioned embodiments, the relief gap may be in the form of a question mark without a dot. The main portion may, in this and other embodiments, be arranged in a circumferentially central region of the relief gap, e.g. within a range of 20% to 80%, or even 35% to 65% of the circumferential extent. Alternatively or additionally, the relief gap can also be unbranched and / or have only a single end within the relevant front or rear sealing wall element.

Damit die Kraftverteilung bzw. Spannungsverteilung optimal erfolgt, kann ein jeweiliger Übergang zwischen dem ersten Teilabschnitt und dem zweiten Teilabschnitt durch einen Übergangsabschnitt gebildet sein, wobei vorzugsweise der Übergangsabschnitt einen Übergangsradius aufweist, der kleiner als der erste Radius und kleiner als der zweite Radius ist. Dabei können die Radienübergänge im Wesentlichen tangential erfolgen, also in einem Punkt, an dem eine Tangente zu beiden benachbarten, aber unterschiedlich gekrümmten Abschnitten gebildet werden kann. Durch derartige tangentiale Radienübergänge kann sichergestellt werden, dass es entlang der unterschiedlich gekrümmten Teilabschnitte keine Sprünge in der Krümmung entstehen.So that the force distribution or stress distribution takes place optimally, a respective transition between the first section and the second section may be formed by a transition section, wherein preferably the transition section has a transition radius which is smaller than the first radius and smaller than the second radius. In this case, the radii transitions can take place substantially tangentially, that is to say at a point at which a tangent to both adjacent but differently curved sections can be formed. By such tangential radii transitions can be ensured that there are no cracks in the curvature along the differently curved sections.

Wenigstens einem zweiten Teilabschnitt kann ein Endabschnitt zugeordnet sein. Dabei kann der Endabschnitt mit dem gleichen Radius (zweiter Radius) gekrümmt sein wie der zweite Teilabschnitt. Es ist aber auch denkbar, dass der Endabschnitt einen Radius aufweist, der kleiner ist als der zweite Radius. Dabei ist der Endabschnitt so ausgebildet, dass eine Tangente geneigt zum Hauptabschnitt verläuft, insbesondere den Hauptabschnitt schneiden würde.At least one second section can be assigned an end section. In this case, the end portion with the same radius (second radius) may be curved as the second portion. But it is also conceivable that the end portion has a radius which is smaller than the second radius. In this case, the end portion is formed so that a tangent inclined to the main portion, in particular the main portion would cut.

Die Erfindung betrifft ferner auch eine Gasturbine, insbesondere eine Fluggasturbine, mit wenigstens einer Verdichteranordnung, einer Brennkammer und wenigstens einer Turbinenanordnung, wobei die Verdichteranordnung oder/und die Turbinenanordnung wenigstens eine Leitschaufelanordnung aufweist, die durch mehrere in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete Leitschaufelsegmente nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet ist.The invention further relates to a gas turbine, in particular an aircraft gas turbine, with at least one compressor assembly, a combustion chamber and at least one turbine assembly, wherein the compressor assembly and / or the turbine assembly comprises at least one vane assembly by a plurality of circumferentially juxtaposed vane segments according to any one of the preceding claims is formed.

Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auch solche Ausführungsformen umfasst, bei denen alternativ oder zusätzlich eine entsprechende Entlastungsfuge im inneren Deckband vorgesehen ist. Das innere Deckband kann ebenfalls (d.h. wie das äußere Deckband) bezogen auf die axiale Längsrichtung ein axial vorderes Dichtwandelement und ein axial hinteres Dichtwandelement umfassen, derart, dass das innere Deckband und diese beiden Dichtwände im Längsschnitt ein (umgedrehtes) wannenartiges Profil bilden. Dabei kann in diesen Ausführungsformen diese alternative oder zusätzliche radial innere Entlastungsfuge am axial vorderen oder/und hinteren Dichtwandelement (ebenfalls) mit einem Hauptabschnitt vorgesehen sein, der sich ausgehend von einem radialen Innenrand des betreffenden vorderen oder/und hinteren Dichtwandelements entlang des Dichtwandelements nach im Wesentlichen radial außen erstreckt. Diese zusätzliche oder alternative radial Entlastungsfuge kann wenigstens einen sich radial außen an den Hauptabschnitt anschließenden Zusatzabschnitt aufweisen, der (ebenfalls) durch wenigstens einen gekrümmten Teilabschnitt gebildet sein kann.It should be noted that the present invention also includes such embodiments in which, alternatively or additionally, a corresponding relief gap is provided in the inner shroud. The inner shroud may also (i.e., like the outer shroud) comprise an axial forward seal wall member and an axially rearward seal wall member such that the inner shroud and these two seal walls form a (reverse) trough-like profile in longitudinal section. In this embodiment, in these embodiments, this alternative or additional radially inner relief joint may be provided on the axially front and / or rear sealing wall element (also) with a main section which extends essentially from a radial inner edge of the respective front and / or rear sealing wall element along the sealing wall element extends radially outward. This additional or alternative radial relief joint may have at least one additional section which adjoins the main section radially on the outside and which may also be formed by at least one curved section.

Diese radial innere Entlastungsfuge kann entsprechend oder analog zu der zuvor definierten und der im Folgenden anhand der Figuren genauer beschriebenen (äußeren) Entlastungsfuge ausgebildet sein, d.h. sie kann einer gespiegelten äußeren Entlastungsfuge gemäß einer oder mehrerer der vorhergehenden und/oder nachfolgenden Ausführungsformen entsprechen oder im Wesentlichen entsprechen.This radially inner relief gap may be formed corresponding to or analogous to the previously defined and described in more detail below with reference to the figures (outer) relief joint, ie it may correspond to a mirrored outer relief joint according to one or more of the preceding and / or following embodiments or substantially correspond.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren beispielhaft und nicht einschränkend beschrieben.

  • Fig. 1 zeigt in einer vereinfachten und schematischen Perspektivdarstellung ein Leitschaufelsegment mit herkömmlichen Entlastungsfugen.
  • Fig. 2 zeigt in einer vereinfachten und schematischen Draufsicht eine Entlastungsfuge gemäß einer ersten Ausführungsform.
  • Fig. 3 zeigt in einer vereinfachten und schematischen Draufsicht eine Entlastungfuge gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 2.
  • Fig. 5 zeigt das Leitschaufelsegment der Fig. 1 beispielhaft mit Entlastungfugen gemäß der beiden Ausführungsformen der Fig. 2 und 3.
  • Fig. 6 zeigt vereinfacht und qualitativ Spannungsverläufe für eine herkömmliche Entlastungsfuge und für eine Entlastungsfuge gemäß der ersten Ausführungsform. â–¡
The invention will be described below by way of example and not limitation with reference to the attached figures.
  • Fig. 1 shows in a simplified and schematic perspective view of a vane segment with conventional relief joints.
  • Fig. 2 shows in a simplified and schematic plan view of a relief joint according to a first embodiment.
  • Fig. 3 shows in a simplified and schematic plan view of a discharge gap according to a second embodiment.
  • Fig. 4 shows a modification of the embodiment according to Fig. 2 ,
  • Fig. 5 shows the vane segment of Fig. 1 by way of example with discharge gaps according to the two embodiments of FIG FIGS. 2 and 3 ,
  • Fig. 6 shows simplified and qualitative voltage curves for a conventional relief joint and for a relief joint according to the first embodiment. â–¡

Fig. 1 zeigt in einer vereinfachten und schematischen Perspektivdarstellung einen Ausschnitt eines Leitschaufelsegments 10. Das Leitschaufelsegment umfasst mehrere in Umfangsrichtung UR nebeneinander angeordnete Leitschaufeln 12. In Fig. 1 ist ein in Radialrichtung RR äußeres bzw. oberes Deckband 14 des Leitschaufelsegments 10 dargestellt. bezogen auf eine Axialrichtung AR ist am Deckband 14 ein axial vorderes Dichtwandelement 18 und ein axial hinteres Dichtwandelement 20 angeordnet. Das äußere Deckband 14 und die beiden Dichtwände 16, 18 bilden im Längsschnitt ein wannenartiges Profil. In einem axial vorderen Bereich und in einem axial hinteren Bereich bilden die jeweils von der gebildeten Wanne abgewandten Seiten 20, 22 der Dichtwände 16, 18 Aufnahmen zur Verbindung des Leitschaufelsegments 10 mit weiteren nicht dargestellten Strukturbauteilen einer Gasturbine. Fig. 1 shows in a simplified and schematic perspective view a section of a vane segment 10. The vane segment comprises a plurality of circumferentially UR arranged side by side vanes 12. In Fig. 1 is shown in the radial direction RR outer and upper shroud 14 of the vane segment 10. with respect to an axial direction AR, an axially forward sealing wall element 18 and an axially rearward sealing wall element 20 are arranged on the shroud 14. The outer shroud 14 and the two sealing walls 16, 18 form a trough-like profile in longitudinal section. In an axially front region and in an axially rear region, the sides 20, 22 of the sealing walls 16, 18 which are respectively remote from the formed trough form receptacles for connecting the vane segment 10 to further structural components, not shown, of a gas turbine.

In dem hinteren Dichtwandelement 18 sind entlang der Umfangsrichtung mehrere Entlastungsfugen 24 angeordnet. Die in der Fig. 1 dargestellten Entlastungsfugen 24 verlaufen im Wesentlichen linear in Radialrichtung RR und entlang dem geneigten Dichtwandelement 18.In the rear sealing wall element 18 a plurality of relief joints 24 are arranged along the circumferential direction. The in the Fig. 1 Relief joints 24 shown extend substantially linearly in the radial direction RR and along the inclined sealing wall element 18th

Die Entlastungsfugen 24 weisen gemäß dieser bekannten Ausgestaltung lediglich einen Hauptabschnitt 26 auf, der radial innen einen Grund 28 bzw. Fugengrund aufweist.
Wie bereits einleitend erläutert, sind die linear verlaufenden Entlastungsfugen 24 dahingehend nachteilig, dass am Grund 28 hohe Spannungen bzw. Zugkräfte auftreten, was insbesondere aus der Fig. 5 im oberen Spannungsverlaufsdiagramm ersichtlich ist und mit einem weißen Pfeil gekennzeichnet ist. Diesbezügliche Untersuchungen haben für eine lineare Entlastungsfuge Werte von über 1000MPa ergeben.
The relief joints 24, according to this known embodiment, only a main portion 26 which has a radially inner bottom 28 or bottom joint.
As already explained in the introduction, the linearly extending relief joints 24 are disadvantageous in that high stresses or tensile forces occur at the base 28, which is particularly the case in FIG Fig. 5 in the upper voltage curve diagram and is marked with a white arrow. Related investigations have shown values of over 1000MPa for a linear relief joint.

Fig. 2 zeigt in einer vereinfachten und schematischen Darstellung, die man auch als Draufsicht auf das Dichtwandelement 18 bezeichnen kann, eine Entlastungsfuge 24 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Entlastungsfuge 24 umfasst einen Hauptabschnitt 26. Ferner umfasst die Entlastungsfuge 24 einen ersten Teilabschnitt 30 und im dargestellten Beispiel zwei zweite Teilabschnitte 32, die sich in Umfangsrichtung links und rechts an den ersten Teilabschnitt anschließen. Der erste Teilabschnitt 30 und die beiden zweiten Teilabschnitte 32 bilden gemeinsam einen Zusatzabschnitt 34, der zusammen mit dem Hauptabschnitt 26 die gesamte Entlastungsfuge 24 bildet. Der Hauptabschnitt 26 geht in den ersten Teilabschnitt 30 über, insbesondere ist der Hauptabschnitt 26 in einem bezogen auf die Umfangsrichtung UR mittleren Bereich des ersten Teilabschnitts 30 mit diesem verbunden. Fig. 2 shows in a simplified and schematic representation, which can also be designated as a plan view of the sealing wall element 18, a relief joint 24 according to a first embodiment. The relief gap 24 comprises a main portion 26. Furthermore, the relief gap 24 comprises a first portion 30 and in the example shown, two second portions 32, which adjoin the first portion in the circumferential direction left and right. The first section 30 and the two second sections 32 together form an additional section 34 which, together with the main section 26, forms the entire relief gap 24. The main section 26 merges into the first section 30, in particular the main section 26 is connected to the central section of the first section 30 in a central region of the first section 30 relative to the circumferential direction UR.

Zur Verdeutlichung einer möglichen Abgrenzung der Teilabschnitte 30, 32 sind gepunktete Linien 36 eingezeichnet, die einen möglichen Übergang von dem einen in den anderen Teilabschnitt illustrieren. Es wird allerdings darauf hingewiesen, dass die hier rein schematisch eingezeichneten Linien 36 lediglich andeuten, wo ein Übergang zwischen Teilabschnitten qualitativ etwa angeordnet sein kann.To illustrate a possible delineation of the subsections 30, 32 dotted lines 36 are drawn in, which illustrate a possible transition from one to the other subsection. It should be noted, however, that the purely schematically drawn lines 36 indicate only where a transition between subsections can be qualitatively arranged approximately.

Der erste Teilabschnitt 30 weist eine nach radial innen konvexe Krümmung auf. Er ist also zum Hauptabschnitt 26 hin konkav gekrümmt. Die Krümmung wird durch einen ersten Radius R1 gebildet, der in der Fig. 2 illustrativ als gestrichelte Linie eingezeichnet ist. Betrachtet man die beiden Linien 36, welche die Ausdehnung des ersten Teilabschnitt 30 in Umfangsrichtung UR andeuten, kann auch davon gesprochen werden, dass sich der erste Teilabschnitt 30 im Wesentlichen in Umfangsrichtung UR erstreckt. Zumindest verläuft er quer zur Radialrichtung RR bzw. zum Hauptabschnitt 26. Anders ausgedrückt kann auch gesagt werden, dass der erste Teilabschnitt 30 so angeordnet bzw. gekrümmt ist, dass er eine Tangente T1 aufweist, die orthogonal zur Radialrichtung RR ausgerichtet ist.The first section 30 has a radially inwardly convex curvature. It is thus concavely curved toward the main section 26. The curvature is formed by a first radius R1, which in the Fig. 2 illustratively drawn as a dashed line. Considering the two lines 36, which indicate the extent of the first section 30 in the circumferential direction UR, it can also be said that the first section 30 extends substantially in the circumferential direction UR. At the least, it may be said that the first section 30 is curved so as to have a tangent T1 orthogonal to the radial direction RR.

Der zweite Teilabschnitt 32 weist eine in Umfangsrichtung vom Hauptabschnitt 26 weg konvexe Krümmung auf. Die Krümmung wird durch einen zweiten Radius R2 gebildet, der in der Fig. 2 illustrativ als gestrichelte Linie eingezeichnet ist. Der zweite Teilabschnitt 32 erstreckt sich im Wesentlichen in Radialrichtung RR. Zumindest verläuft er abschnittsweise quer zur Umfangsrichtung UR. Anders ausgedrückt kann auch gesagt werden, dass der zweite Teilabschnitt 32 so angeordnet ist, dass er eine Tangente T2 aufweist, die parallel zur Radialrichtung bzw. parallel zum Hauptabschnitt 26 ausgerichtet ist.The second section 32 has a convex curvature away from the main section 26 in the circumferential direction. The curvature is formed by a second radius R2, which in the Fig. 2 illustratively drawn as a dashed line. The second section 32 extends substantially in the radial direction RR. At least it runs in sections across the circumferential direction UR. In other words, it can also be said that the second subsection 32 is arranged to have a tangent T2 that is parallel to the radial direction or parallel to the main section 26.

Der erste Radius R1 ist größer als der zweite Radius R2. In einem Bereich der jeweiligen Linien 36 bzw. der Übergänge zwischen zwei Teilabschnitten 30, 32 kann ein Übergangsabschnitt 38 vorgesehen sein. Ein solcher Übergangsabschnitt kann mit einem dritten Radius gekrümmt sein, der kleiner als der erste Radius R1 und der zweite Radius R2 ist.The first radius R1 is greater than the second radius R2. In a region of the respective lines 36 or the transitions between two subsections 30, 32, a transition section 38 may be provided. Such a transition section may be curved with a third radius which is smaller than the first radius R1 and the second radius R2.

Der rein schematisch und vereinfacht dargestellte Krümmungsverlauf des Zusatzabschnitts 34 mit unterschiedlichen Radien der Teilabschnitte 30, 32 ist in der Realität bevorzugt so ausgeführt, dass entlang der sich ändernden Krümmungen keine Sprünge oder Stufen entstehen. Die Radienübergänge zwischen zwei benachbarten Teil- oder Übergangsabschnitten 30, 32, 38 erfolgen tangential.The purely schematically and simplified illustrated curvature of the additional portion 34 with different radii of the sections 30, 32 is preferably carried out in reality so that no cracks or steps arise along the changing curvatures. The radii transitions between two adjacent partial or transition sections 30, 32, 38 are tangential.

Die freien Enden 39 der zweiten Teilabschnitte 32 können auch durch hier nicht genauer dargestellte Auslaufabschnitte 40 vorgesehen sein. Solche Auslaufabschnitte 40 weisen einen vierten Krümmungsradius auf, der kleiner ist als der zweite Radius R2. Die zweiten Teilabschnitte 32 bzw. deren freie Enden 39 können zum Hauptabschnitt 26 hin ausgerichtet sein. Die in Fig. 2 dargestellte Entlastungsfuge 24 weist eine Art Doppelhakenform oder Ankerform auf.The free ends 39 of the second sections 32 may also be provided by outlet sections 40, which are not shown in detail here. Such outlet portions 40 have a fourth radius of curvature which is smaller than the second radius R2. The second sections 32 or their free ends 39 can be aligned with the main section 26. In the Fig. 2 illustrated relief gap 24 has a kind of double hook shape or anchor shape.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Entlastungsfuge 24 mit dem Hauptabschnitt 26, einem ersten Teilabschnitt 30 und zwei zweiten Teilabschnitten 32. Anders als im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist der Hauptabschnitt 26 mittels eines dritten Teilabschnitts 42 mit dem in Umfangsrichtung UR rechten zweiten Teilabschnitt 32 verbunden. Der dritte Teilabschnitt 42 bildet zum sich anschließenden zweiten Teilabschnitt 32 eine Gegenkrümmung. Diese beiden Teilabschnitte 32, 42 bilden eine Art S-förmige Verbindung zwischen dem Hauptabschnitt 26 und dem ersten Teilabschnitt 30. Hinsichtlich der Radien, mit denen der erste Teilabschnitt 30 bzw. die zweiten Teilabschnitte 32 gekrümmt sind, gilt im Wesentlichen das Gleiche wie oben zur Ausführungsform der Fig. 2 beschrieben. Es ist klar, dass auch am Übergang zwischen dem dritten Teilabschnitt 42 und dem sich anschließenden zweiten Teilabschnitt 32 ein Übergangsabschnitt vorgesehen sein kann im Bereich der Linie 36. Gleiches gilt natürlich auch für die anderen Übergänge 38 zwischen den zweiten Teilabschnitten 32 und dem ersten Teilabschnitt 30 bei den Linien 36, wie dies oben unter Bezugnahme auf Fig. 2 bereits beschrieben worden ist. Fig. 3 shows a second embodiment of a relief joint 24 with the main portion 26, a first portion 30 and two second portions 32nd Unlike in the embodiment of Fig. 2 the main section 26 is connected by means of a third section 42 with the right in the circumferential direction UR second section 32. The third section 42 forms a counterbending to the adjoining second section 32. These two sections 32, 42 form a kind of S-shaped connection between the main section 26 and the first section 30. With respect to the radii with which the first section 30 and the second sections 32 are curved, essentially the same applies as above Embodiment of Fig. 2 described. It is clear that a transition section can also be provided at the transition between the third subsection 42 and the adjoining second subsection 32 in the region of the line 36. The same applies, of course, to the other transitions 38 between the second subsections 32 and the first subsection 30 at the lines 36, as stated above with reference to Fig. 2 has already been described.

Die Entlastungsfuge 24 gemäß Fig. 3 weist an dem linken zweiten Teilabschnitt ein einziges freies Ende 39 auf. Auch dieses Ende 39 kann durch einen Auslaufabschnitt 40 gebildet sein, wie er oben unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bereits beschreiben worden ist. Insgesamt ergibt sich für die Entlastungsfuge 24 gemäß Fig. 3 eine Art Hakenform oder Schleifenform.The relief joint 24 according to Fig. 3 has a single free end 39 on the left second section. Also, this end 39 may be formed by a spout portion 40, as described above with reference to the Fig. 2 has already been described. Overall, results for the relief gap 24 according to Fig. 3 a kind of hook shape or loop shape.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Entlastungsfuge 24 gemäß Fig. 2. Es hat sich gezeigt, dass die Entlastungsfuge nicht zwingend zwei zweite Teilabschnitte 32 aufweisen muss. Vielmehr kann an dem ersten Teilabschnitt 30 auch nur einseitig ein zweiter Teilabschnitt 32 vorgesehen sind. Ob der zweite Teilabschnitt 32 in einer solchen Ausgestaltung bezogen auf die Umfangsrichtung UR links oder, wie in der Fig. 4 dargestellt, rechts am ersten Teilabschnitt 30 angeordnet ist, ist frei wählbar. Hinsichtlich der Dimensionen der Krümmungsradien gilt im Wesentlichen das Gleiche wie für die Ausgestaltung gemäß Fig. 2, ebenso auch für Übergangsbereiche zwischen den Teilabschnitte 30, 32. Fig. 4 shows a modification of the relief joint 24 according to Fig. 2 , It has been shown that the relief gap does not necessarily have to have two second sections 32. Rather, a second section 32 may be provided on the first section 30 only on one side. Whether the second portion 32 in such a configuration with respect to the circumferential direction UR left or, as in the Fig. 4 is shown, right on the first section 30 is arranged, is arbitrary. With regard to the dimensions of the radii of curvature, essentially the same applies as for the embodiment according to FIG Fig. 2 , as well as for transition areas between the sections 30, 32nd

Fig. 5 zeigt rein illustrativ das Leitschaufelsegment 10 der Fig. 1, wobei vereinfacht und rein illustrativ Entlastungsfugen 24 gemäß Fig. 2 und Fig. 3 eingezeichnet sind. Diese Darstellung dient lediglich dazu, die Anordnung von solchen Entlastungsfugen mit gekrümmten Teilabschnitten 30, 32 zu zeigen. Die konkrete Anzahl von Entlastungsfugen 24 an einem Leitschaufelsegment 10 ist frei wählbar. Üblicherweise werden für ein Leitschaufelsegment 10 mehrere gleichartige bzw. nur gleichartige Entlastungsfugen 24 vorgesehen. Eine Mischung von Entlastungsfugen, wie sie in Fig. 5 dargestellt sind entspricht also in der Regel nicht einer realen Ausgestaltung, sondern dient hier lediglich dem Zwecke der Illustration. Fig. 5 shows purely illustratively the vane segment 10 of Fig. 1 , wherein simplified and purely illustrative relief joints 24 according to Fig. 2 and Fig. 3 are drawn. This illustration serves only to show the arrangement of such relief joints with curved sections 30, 32. The specific number of relief joints 24 on a vane segment 10 is arbitrary. Usually, a plurality of similar or only similar relief joints 24 are provided for a vane segment 10. A mix of relief joints, as in Fig. 5 Thus, as a rule, this does not correspond to a real embodiment, but merely serves the purpose of illustration here.

Schließlich wird noch auf Fig. 6 verwiesen, dessen oberes Spannungsbild bereits oben in dem einleitenden Teil der Figurenbeschreibung erwähnt worden ist. Das untere Bild zeigt einen typischen Spannungsverlauf für eine Entlastungsfuge 24 gemäß einer Ausführungsform, wie sie in der Fig. 2 dargestellt und dort erläutert worden ist. Es hat sich gezeigt, dass im Bereich des Übergangs von Hauptabschnitt 26 zum ersten Teilabschnitt 30 eine deutlich reduzierte Spannung auftritt durch die Ausgestaltung der Entlastungsfuge mit den gekrümmten Teilabschnitten 30, 32. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass die Spannungen im interessierenden Bereich am radial inneren Ende des Hauptabschnitts 26 bei unter 500MPa liegen.Finally it will open Fig. 6 whose upper voltage pattern has already been mentioned above in the introductory part of the description of the figures. The lower picture shows a typical voltage curve for a relief joint 24 according to an embodiment as shown in FIG Fig. 2 has been shown and explained there. It has been found that in the region of the transition from the main section 26 to the first section 30, a significantly reduced tension occurs due to the configuration of the relief joint with the curved sections Subsections 30, 32. It has been found, in particular, that the stresses in the region of interest at the radially inner end of the main section 26 are less than 500 MPa.

Vergleicht man die auftretenden Spannungen einer herkömmlichen Entlastungsfuge (oberes Diagramm) mit denjenigen einer Entlastungsfuge gemäß der vorliegenden Erfindung konnte die Anmelderin in Versuchen feststellen, dass die Spannungen im interessierenden Bereich (weißer Pfeil) um etwa das Vierfache reduziert werden konnten. Ferner hat sich auch gezeigt, dass an den freien Enden 39 der zweiten Teilabschnitte 32 keine Spannungen auftreten, bei denen ein hohes Risiko der Rissbildung bestehen würde.Comparing the stresses of a conventional relief joint (upper diagram) with those of a relief joint according to the present invention, the Applicant was able to establish in experiments that the stresses in the region of interest (white arrow) could be reduced by about fourfold. Furthermore, it has also been shown that at the free ends 39 of the second sections 32 no tensions occur in which there would be a high risk of cracking.

Abschließend wird noch darauf hingewiesen, dass die Entlastungsfugen 24 gemäß den hier dargestellten Beispielen (Fig. 2-4) aufgrund ihrer insgesamt größeren Gesamtlänge bzw. Gesamtausdehnung etwas mehr Fluid bzw. Gas passieren lassen, als die herkömmlichen linearen Entlastungsfugen. Diesem Effekt kann aber entgegengewirkt werden durch schmalere Ausführung der gekrümmten Entlastungsfugen. Hierdurch wird die frei durchströmbare Fläche wieder reduziert.Finally, it should be noted that the relief joints 24 according to the examples shown here ( Fig. 2-4 ) pass slightly more fluid or gas due to their overall larger overall length or overall extent, as the conventional linear relief joints. This effect can be counteracted by narrower execution of the curved relief joints. As a result, the freely flowable surface is reduced again.

Insgesamt ergibt sich durch die hier vorgestellte Ausgestaltung von Entlastungsfugen mit gekrümmten Teilabschnitten die Möglichkeit, Leitschaufelsegmente bereitzustellen, die eine verbesserte bzw. verlängerte Lebensdauer aufweisen, ohne dass dabei aber wesentliche Einbußen bei der Dichtwirkung in Kauf genommen werden müssen.Overall, the presented here embodiment of relief joints with curved sections the opportunity to provide guide blade segments that have an improved or extended life, but without significant loss of the sealing effect must be taken into account.

In einer hier nicht dargestellten Gasturbine, insbesondere einer Fluggasturbine, kann ein Leitschaufelkranz durch mehrere oben beschriebene Leitschaufelsegmente 10 gebildet sein, die in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet werden. Ein derartiger Leitschaufelkranz kann dabei einer Verdichterseite oder einer Turbinenseite der Gasturbine zugeordnet sein.In a gas turbine, not shown here, in particular an aircraft gas turbine, a vane ring may be formed by a plurality of vane segments 10 described above, which are arranged side by side in the circumferential direction. Such a vane ring can be assigned to a compressor side or a turbine side of the gas turbine.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Leitschaufelsegmentvane segment
1212
Leitschaufelvane
1414
radial äußeres Deckbandradially outer shroud
1616
axial vorderes Dichtwandelementaxially front sealing wall element
1818
axial hinteres Dichtwandelementaxially rear sealing wall element
2020
axiale Vorderseite des vorderen Dichtwandelementsaxial front side of the front sealing wall element
2222
axiale Rückseite des hinteren Dichtwandelementsaxial rear side of the rear sealing wall element
2424
EntlastungsfugeEntlastungsfuge
2626
Hauptabschnittmain section
2828
Grundreason
3030
erster Teilabschnittfirst section
3232
zweiter Teilabschnittsecond subsection
3434
Zusatzabschnittadditional section
3636
Trennlinieparting line
3838
ÃœbergangsabschnittTransition section
3939
freies Endefree end
4040
Auslaufabschnittexit section
4242
dritter Teilabschnittthird section
ARAR
Axialrichtungaxially
RRRR
Radialrichtungradial direction
URUR
Umfangsrichtungcircumferentially
R1R1
erster Radiusfirst radius
R2R2
zweiter Radiussecond radius
T1T1
Tangentetangent
T2T2
Tangentetangent

Claims (15)

Leitschaufelsegment (10) für eine Gasturbine, insbesondere Fluggasturbine, umfassend wenigstens ein radial äußeres Deckband (14) und ein radial inneres Deckband, die sich entlang eines jeweiligen Kreisbogens erstrecken und gemeinsam einen Ringabschnitt bilden, wobei in radialer Richtung (RR) zwischen dem äußeren Deckband (14) und dem inneren Deckband mehrere Leitschaufeln (12) in Umfangsrichtung (UR) nebeneinander angeordnet sind, die mit dem inneren Deckband und dem äußeren Deckband (14), vorzugsweise materialschlüssig, insbesondere einstückig, verbunden sind, wobei das äußere Deckband (14) bezogen auf eine axiale Längsrichtung (AR) ein axial vorderes Dichtwandelement (16) und ein axial hinteres Dichtwandelement (18) umfasst, derart, dass das äußere Deckband (14) und die beiden Dichtwände (16, 18) im Längsschnitt ein wannenartiges Profil bilden, wobei am axial vorderen oder/und hinteren Dichtwandelement (16, 18) wenigstens eine Entlastungsfuge (24) mit einem Hauptabschnitt (26) vorgesehen ist, der sich ausgehend von einem radialen Außenrand des betreffenden vorderen oder/und hinteren Dichtwandelements (16, 18) entlang des Dichtwandelements nach im Wesentlichen radial innen erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungsfuge (24) wenigstens einen sich radial innen an den Hauptabschnitt (26) anschließenden Zusatzabschnitt (34) aufweist, wobei der Zusatzabschnitt (34) durch wenigstens einen gekrümmten Teilabschnitt (30, 32, 42) gebildet ist.Guide vane segment (10) for a gas turbine, in particular aircraft gas turbine, comprising at least one radially outer shroud (14) and a radially inner shroud extending along a respective arc and together form a ring portion, wherein in the radial direction (RR) between the outer shroud (14) and the inner shroud a plurality of guide vanes (12) in the circumferential direction (UR) are arranged side by side, which are connected to the inner shroud and the outer shroud (14), preferably materially, in particular in one piece, wherein the outer shroud (14) relative to an axial longitudinal direction (AR) comprises an axially forward sealing wall element (16) and an axially rear sealing wall element (18), such that the outer shroud (14) and the two sealing walls (16, 18) form a trough-like profile in longitudinal section, wherein at the axially front and / or rear sealing wall element (16, 18) at least one relief gap (24) having a Hauptabsch nitt (26) is provided, which extends starting from a radial outer edge of the respective front and / or rear sealing wall element (16, 18) along the sealing wall element according to substantially radially inwardly, characterized in that the relief gap (24) at least one radially inside the main portion (26) adjoining additional portion (34), wherein the additional portion (34) by at least one curved portion (30, 32, 42) is formed. Leitschaufelsegment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungsfuge (24) in ihrem radial innersten Bereich in Umfangsrichtung (UR) verläuft oder/und in einem oder mehreren Endbereichen (39) endet, der bzw. die radial weiter außen liegen las ein radial innerster Bereich der Entlastungsfuge (24).Guide vane segment according to claim 1, characterized in that the relief gap (24) extends in its radially innermost region in the circumferential direction (UR) and / or ends in one or more end regions (39), which lie radially further outward read a radially innermost Relief joint area (24). Leitschaufelsegment nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzabschnitt (34) wenigstens einen gekrümmten ersten Teilabschnitt (30) und wenigstens einen gekrümmten zweiten Teilabschnitt (32) aufweist, die miteinander verbunden sind, oder/und dass der erste Teilabschnitt (30) mit einem ersten Radius (R1) gekrümmt, ist und dass der zweite Teilabschnitt (32) mit einem zweiten Radius (R2) gekrümmt ist, wobei der erste Radius (R1) größer ist als der zweite Radius (R2).Guide vane segment according to claim 2, characterized in that the additional portion (34) at least one curved first portion (30) and at least one curved second portion (32) which are interconnected, and / or that the first portion (30) with a first radius (R1) is curved, and that the second portion (32) is curved with a second radius (R2), wherein the first radius (R1) is greater than the second radius (R2). Leitschaufelsegment nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilabschnitt (30) so angeordnet ist, dass er im Bereich des Anschlusses an den Hauptabschnitt (26) eine Tangente (T1) aufweist, die im Wesentlichen orthogonal zum Hauptabschnitt (26) verläuft.Guide vane segment according to claim 2 or 3, characterized in that the first section (30) is arranged so that in the region of the connection to the main portion (26) has a tangent (T1) which is substantially orthogonal to the main portion (26) , Leitschaufelsegment nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilabschnitt (30) derart konvex ausgebildet ist, dass er ausgehend vom Bereich des Anschlusses an den Hauptabschnitt nach radial außen verläuft.Guide vane segment according to one of claims 2 to 4, characterized in that the first section (30) is formed convex so that it extends radially outward from the region of the terminal to the main portion. Leitschaufelsegment nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilabschnitt (32) so angeordnet ist, dass er eine Tangente (T2) aufweist, die parallel zum Hauptabschnitt (26) verläuft.Guide vane segment according to one of claims 2 to 5, characterized in that the second subsection (32) is arranged so that it has a tangent (T2) which is parallel to the main portion (26). Leitschaufelsegment nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilabschnitt (32) in Umfangsrichtung (UR) weg von dem Hauptabschnitt (26) konvex ausgebildet ist.Guide vane segment according to one of claims 2 to 6, characterized in that the second portion (32) in the circumferential direction (UR) away from the main portion (26) is convex. Leitschaufelsegment nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptabschnitt (26) mit dem ersten Teilabschnitt (30) verbunden ist, insbesondere dass der Hauptabschnitt (26) mit einem mittleren Bereich des ersten Teilabschnitts (30) verbunden ist.Guide vane segment according to one of claims 2 to 7, characterized in that the main portion (26) is connected to the first portion (30), in particular that the main portion (26) is connected to a central region of the first portion (30). Leitschaufelsegment nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Teilabschnitt (30) auf in Umfangsrichtung (UR) gegenüberliegenden Seiten des Hauptabschnitts (26) ein jeweiliger zweiter Teilabschnitt (32) angeordnet ist, der mit dem ersten Teilabschnitt (30) verbunden ist.Guide vane segment according to claim 8, characterized in that on the first part section (30) in the circumferential direction (UR) opposite sides of the main portion (26), a respective second portion (32) is arranged, which is connected to the first portion (30). Leitschaufelsegment nach einem der Ansprüche 2 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptabschnitt (26) mittels eines dritten Teilabschnitts (42) mit einem zweiten Teilabschnitt (32) verbunden ist, insbesondere mit einem radial äußeren Ende des zweiten Teilabschnitts (32) verbunden ist.Guide vane segment according to one of claims 2 to 7, characterized in that the main portion (26) by means of a third portion (42) with a second portion (32) is connected, in particular with a radially outer end of the second portion (32) is connected. Leitschaufelsegment nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den mit dem Hauptabschnitt (26) verbundenen zweiten Teilabschnitt (32) der erste Teilabschnitt (30) anschließt.Guide vane segment according to claim 10, characterized in that the first section (30) adjoins the second section (32) connected to the main section (26). Leitschaufelsegment nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den ersten Teilabschnitt (30) ein weiterer zweiter Teilabschnitt (32) anschließt.Guide vane segment according to claim 11, characterized in that adjoining the first subsection (30) is a further second subsection (32). Leitschaufelsegment nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Teilabschnitt (42) und der sich anschließende zweite Teilabschnitt (32) S-förmig ausgebildet sind und/oder die Entlastungsfuge (24) die Form eines Fragezeichens ohne Punkt hat und/oder der Hauptabschnitt (26) in einem in Umfangsrichtung mittigen Bereich der Entlastungsfuge (24) angeordnet ist.Guide vane segment according to one of claims 10 to 12, characterized in that the third section (42) and the adjoining second section (32) are S-shaped and / or the discharge gap (24) has the shape of a question mark without a dot and / or the main portion (26) is arranged in a circumferentially central region of the relief joint (24). Leitschaufelsegment nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger Übergang (36) zwischen dem ersten Teilabschnitt (30) und dem zweiten Teilabschnitt (32) durch einen Übergangsabschnitt (38) gebildet ist, wobei vorzugsweise der Übergangsabschnitt (38) einen Übergangsradius aufweist, der kleiner als der erste Radius (R1) und kleiner als der zweite Radius (R2) ist.Guide vane segment according to one of claims 2 to 13, characterized in that a respective transition (36) between the first portion (30) and the second portion (32) by a transition portion (38) is formed, wherein preferably the transition portion (38) a Transition radius which is smaller than the first radius (R1) and smaller than the second radius (R2). Gasturbine mit wenigstens einer Verdichteranordnung, einer Brennkammer und wenigstens einer Turbinenanordnung, wobei die Verdichteranordnung oder/und die Turbinenanordnung wenigstens eine Leitschaufelanordnung aufweist, die durch mehrere in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete Leitschaufelsegmente (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet ist.A gas turbine having at least one compressor assembly, a combustor, and at least one turbine assembly, the compressor assembly and / or the turbine assembly having at least one vane assembly formed by a plurality of circumferentially juxtaposed vane segments (10) of any one of the preceding claims.
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