EP3536913A1 - Inner ring for a turbomachine and method for producing said inner ring - Google Patents

Inner ring for a turbomachine and method for producing said inner ring Download PDF

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EP3536913A1
EP3536913A1 EP19160760.5A EP19160760A EP3536913A1 EP 3536913 A1 EP3536913 A1 EP 3536913A1 EP 19160760 A EP19160760 A EP 19160760A EP 3536913 A1 EP3536913 A1 EP 3536913A1
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EP
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inner ring
recess
turbomachine
vane
ring
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Lothar Albers
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MTU Aero Engines AG
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MTU Aero Engines AG
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Definitions

  • the present invention relates to an inner ring for a vane ring for attachment to, in particular adjustable, vanes of a turbomachine, in particular a compressor or turbine stage of a gas turbine, a vane ring and a turbomachine, in particular gas turbine, with such an inner ring and a method for its production.
  • the inner rings are usually exposed to thermal stresses, in particular partially changing and / or high temperature gradients, in particular by the vane ring flowing through and thus the inner ring at least partially flowing around the working fluid and / or by sliding seals between the vane ring and a rotor rotating relative thereto.
  • thermal stress can lead to undesirable thermally induced deformation of the inner ring, in particular for widening of gaps and consequently undesirable leakage, which can adversely affect the efficiency of the turbomachine.
  • Generic inner rings are basically known from the prior art, for example from the FR 2 953 487 , where the FR 2 953 487 the use of a polygonal inner ring teaches which, relative to the inner ring in a functional installation state in a turbomachine, between the receptacles for the guide vanes in the radially outward and circumferentially extending reinforcing elements, in particular reinforcing ribs having.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide an improved inner ring.
  • an inner ring having the features of claim 1, by a vane ring according to claim 12, by a turbomachine according to claim 14, each having (at least) an inner ring described herein, and a method of manufacturing an inner ring described herein according to claim 15 solved.
  • Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • an inner ring for a vane ring for attachment to, in particular adjustable, vanes of a turbomachine, in particular a compressor or turbine stage of a gas turbine, a plurality of circumferentially spaced-apart guide vane receptacles, in particular recesses, each for receiving a Fastening element, in particular a fastening pin, a guide vane are formed.
  • the inner ring has at least one recess with a wall thickness reduced in the radial direction in relation to an area adjoining the recess outside the recess.
  • the recess in particular the at least one recess, with respect to an axis of rotation of a turbomachine in a functional installation state of the inner ring in a turbomachine, in the axial direction a greater extent than in the circumferential direction.
  • the directional indication "axial” in the present case refers in a usual way to a direction parallel to the rotation or (main) machine axis of the turbomachine, the direction indication “circumferential direction” corresponding to a rotation direction about this rotation or (main) machine axis, the direction indication " radially “in a direction perpendicular to the axial and circumferential directions.
  • the direction “tangential” refers accordingly to a direction which is perpendicular to the axial direction and the radial direction, wherein in particular all directions are an inner ring according to the invention and / or a guide vane according to the invention, each related to a functional installation state in a turbomachine.
  • Guide blade receptacles in the sense of the present invention are in particular recesses or recesses, in particular blind-hole-like or continuous recesses or recesses, in which guide vanes can be radially supported and / or rotatably supported.
  • a “depression” in the sense of the present invention is understood in particular to mean a local notch or depression or the like in the radial direction.
  • an improved temperature distribution in particular a more advantageous temperature profile in the radial direction, can be achieved in the inner ring by means of one or more such depressions.
  • thermally induced movement and / or deformation of the inner ring during operation can be influenced, in particular reduced, by the depression (s), and in particular a change in its shape, in particular its diameter and / or roundness, can be influenced, in particular reduced.
  • a sealing effect between guide vanes and inner ring in the area of the vane receptacles and / or between the vane ring and the rotor and / or an inlet can be reduced and thus the operating behavior of a turbomachine, in particular an efficiency, can be improved.
  • the so-called undesired “cording effect” can be reduced by means of one or more such depressions.
  • the "cording effect” is understood to mean a three-dimensional thermally induced deformation of the inner ring, in particular a thermally induced formation of constrictions of the inner ring, which can occur particularly at split inner rings at the dividing planes and which in particular by a transient, radial Temperature profile due to the different heating times of the inner ring on the side of the vanes, which directly from the working fluid and thus heated quickly, and the side facing away from the vanes, slowly heating up side, arise.
  • the cross-sectional area of the inner ring in particular a wall thickness of the inner ring, in particular in the radial and / or axial direction and / or in the circumferential direction, depending on the configuration of the recess, locally reduced.
  • an improved, transient heating behavior of the inner ring can be achieved, since less material of the inner ring has to be heated.
  • an improved, transient temperature profile can be achieved in the radial direction, in particular a temperature profile with a lower temperature gradient in the radial direction, whereby, in particular with a suitable embodiment of the recess (s), a, in relation to the "Cording effect "improved, in particular the” Cording effect "reducing, heating behavior of the inner ring can be achieved.
  • undesirable widening of gaps, in particular ovalization of the vane receptacles, and / or leakage of sealing fins into the sealing structure of a seal carrier may be reduced or even avoided, thereby reducing leakage and, as a result, efficiency improved turbomachine and / or reduced specific fuel consumption and / or in the case of a designed as a compressor turbomachine a surge limit can be increased.
  • a “pumping limit” is understood to mean a stable volume flow which is at least required to achieve a desired compression ratio, with higher compression generally being possible with increasing volume flow.
  • a weight reduction of the inner ring and thus of a vane ring and of a turbomachine can be achieved by the recess (s) according to the invention.
  • the inner ring is in particular designed such, in particular the recesses of the inner ring, that the inner ring with respect to an inner ring without recesses by at least 10%, in particular by at least or reduced by about 15% flexural rigidity, in particular in the circumferential direction.
  • the inner ring in particular has a plurality of depressions, in particular a plurality of depressions, each arranged on a side of the inner ring facing away from the guide vanes, wherein the Recesses, in particular at least substantially equidistant, are distributed over the circumference of the inner ring.
  • the inner ring has exactly one recess in particular between at least one pair of adjacent pairs of vane seats or a pair of adjacent sets of vane seats, in particular exactly one recess between each two vane seats or two sets of vane seats.
  • a particularly advantageous heating behavior and / or an advantageous reduction of the bending stiffness of the inner ring can be achieved, in particular an advantageous, in particular more uniform, heating behavior over the entire circumference of the inner ring or a uniform (re) bending stiffness of the inner ring circumferential direction.
  • At least one depression relative to a functional installation state of the inner ring in a turbomachine, is arranged on a side of the inner ring facing away from the guide vanes, in particular in a radially inner surface of the inner ring, in particular in an inner circumferential surface of the inner ring.
  • a faster heating of the inner side of the inner ring and consequently a particularly advantageous temperature distribution in the radial direction with regard to the "cording effect" can be achieved, in particular a faster heating of the side of the inner ring facing away from the guide vanes, based on a functional installation state in a turbomachine.
  • the inner ring can also be introduced into at least one surface of the inner ring facing the guide vanes.
  • the circumferential contour of at least one recess runs in particular at least partially parallel to a circumferential contour of an adjacent recess, in particular in a region of the circumferential contour extending essentially in the axial direction of the inner ring, with respect to a functional installation state in a turbomachine, wherein the Peripheral contour runs in particular at least partially parallel to the circumferential contours of both adjacent recesses.
  • the recesses and the recesses delimitation webs, in particular, preferably at least partially, along its longitudinal extent may have a constant thickness.
  • the circumferential contour of at least one recess runs in particular at least partially parallel to a contour of the inner ring in the circumferential direction of the inner ring, in particular in a region of the circumferential contour extending substantially in the circumferential direction of the inner ring, relative to a functional installation state in a turbomachine. In this way, a particularly advantageous thermal behavior of the inner ring can be achieved.
  • At least one depression has a bone-shaped, bone-shaped, hourglass-shaped or hourglass-shaped peripheral contour, in particular with respect to a projection of the circumferential contour of the depression into a tangential plane of the inner ring.
  • the circumferential contour is in particular symmetrical or asymmetrical in and / or formed to an axial direction.
  • a "tangential plane” is understood to mean a plane perpendicular to the radial direction, in particular a plane extending perpendicularly to an associated radius.
  • At least one recess has a completely closed or at least one axial end, in particular only at one axial end, open peripheral contour.
  • a depression with an open peripheral contour at its axial ends can be produced particularly easily, in particular by machining.
  • a recess with a fully closed peripheral contour usually results in less leakage than a comparable recess with an open at one axial peripheral contour, especially since the closed at the axial ends peripheral contour a flow of the working fluid from the vane side through the open end in the Reduces depression on the side facing away from the vanes side of the inner ring or prevented.
  • At least one recess has a bottom surface, wherein the recess has a constant depth at least partially, in particular over the entire bottom surface, in particular such that the inner ring in the region of the bottom surface in particular a has constant wall thickness and / or an inner contour with a constant radius relative to the (main) machine axis or the axis of rotation of the turbomachine relative to a functional installation state of the inner ring in a turbomachine.
  • This can be especially simple way an effective wall thickness reduction can be achieved, especially with simultaneous advantageous thermal behavior of the inner ring.
  • the depth of at least one depression is chosen to be as large as possible and as a result the wall thickness is minimized, in particular locally in the region of the depression and / or in an area adjacent to the depression.
  • the inner ring is formed in one piece. In another embodiment of the present invention, the inner ring is designed in several parts, in particular in the circumferential direction and / or split in the axial direction.
  • the inner ring is divided in an embodiment of the present invention in the circumferential direction, it has in particular a plurality of inner ring segments and in particular composed of a plurality of inner ring segments, in particular of at least two inner ring segments, which in this case preferably each have a circumferential angle of about, in particular exactly, 180 ° or from three inner ring segments, which preferably each extend over a circumferential angle of about, in particular, exactly 120 °.
  • in each case in particular two circumferentially adjacent inner ring segments are coupled to each other at their abutment surfaces, in particular by means of at least one, extending in the circumferential direction of the connecting pin or pin, in particular connected.
  • the inner ring or at least one inner ring segment may be divided in the axial direction, wherein the pitch extends in the circumferential direction in particular over the entire length of the inner ring or the inner ring segment and in particular in a common radial plane through the inner ring or the associated inner ring segment runs.
  • the individual inner ring parts with the help of at least one, in axial Direction extending connecting pin - or pin coupled together, in particular connected.
  • At least one depression in particular all depressions, has been introduced into the inner ring by a separating manufacturing process, in particular by mechanical processing, in particular by machining, in particular by machining with a geometrically defined cutting edge, in particular by milling.
  • a separating manufacturing process in particular by mechanical processing, in particular by machining, in particular by machining with a geometrically defined cutting edge, in particular by milling.
  • the wells can be particularly easily introduced into the inner ring.
  • particularly simple and precise recesses can be introduced in this way.
  • An inventive vane ring for a turbomachine in particular a compressor or turbine stage of a gas turbine with an inner ring and, in particular adjustable guide vanes, on which the inner ring is fixed, has an inner ring formed according to the present invention.
  • At least one guide vane is connected to the inner ring by means of a fastening pin extending in the radial direction, which is inserted into a correspondingly formed guide vane receptacle of the inner ring, in particular supported in the radial direction on the inner ring, in particular rotatable about a longitudinal axis in the inner ring stored.
  • a receiving bushing is further provided between the inner ring and the fastening pin.
  • the guide vane ring additionally has, in particular, a seal carrier or a seal carrier segment, wherein the seal carrier or the seal carrier segment is arranged in particular on the side facing away from the guide vanes and, in particular at least partially, a depression arranged in a surface facing away from the guide vanes, especially completely, covering.
  • a turbomachine according to the invention in particular gas turbine, with at least one compressor or turbine stage with an inner ring has an inner ring formed according to the present invention.
  • a turbomachine in particular has one or more compressor and / or turbine stages.
  • one or more of these compressor and turbine stages each have a rotor and a guide grid, wherein in particular one or more of these guide bars have a guide blade ring according to the invention.
  • the invention is used in gas turbines, in particular in gas turbine engines, in particular in a high-pressure and / or low-pressure compressor.
  • the turbomachine is therefore in particular a compressor, in particular a high-pressure or low-pressure compressor.
  • An inventive inner ring is produced in one embodiment of a method according to the present invention by at least one recess of the inner ring, in particular all wells, is produced by a separating manufacturing process, in particular by a mechanical processing, in particular by machining, in particular by machining with a geometrically defined cutting edge , in particular by milling.
  • Fig. 1 shows for better understanding of the invention, a detail of a generic, known from the prior art vane ring segment 1 designed as a compressor, known from the prior art turbomachine with an inner ring segment 20 in the region of the inner ring segment 20 in side view.
  • the inner ring segment 20 is fastened to the guide vanes 10 in a manner known from the prior art, wherein the inner ring segment 20 has guide vane housings 24 distributed uniformly in the circumferential direction, in particular as through-openings, wherein the vanes 10 have fastening pins extending in the radial direction y 11 are connected to the inner ring segment 20 and are supported in the radial direction on the inner ring segment 20.
  • the guide vanes 10 are adjustable and rotatably connected about a longitudinal axis L with the inner ring segment 20.
  • a bushing 25 is in each case introduced into the passage opening for the guide blade receptacle 24.
  • the vane ring 1 further comprises a on a side facing away from the vanes 10 on the inner ring segment 20 fastened seal carrier segment 21, wherein the seal carrier segment 21 is also arranged in a known manner on the inner ring segment 20, in which case , in particular in favor of a high sealing effect, which are formed as passage openings formed Leitschaufelingn 24 on a side facing away from the vanes 10 side of the inner ring by the seal carrier segment 21.
  • a sealing structure 22, in particular a honeycomb-shaped sealing structure 22, is provided on a radial inner side of the seal carrier segment 21, which cooperates with so-called sealing fins 31, which are fastened to the rotor and extend radially outward from the rotor, and have a gap between them the housing fixedly arranged vane ring or vane ring segment 1 and the rotatably mounted rotor 30 of the turbomachine seals to reduce flow losses due to leakage during flow around the guide vanes 10, in particular a reduction in the volume flow in the guide vanes 10.
  • the vane ring segment 1 is part of a vane ring, which is divided in the circumferential direction into a plurality of vane ring segments 1, each vane ring segment 1 having an inner ring segment 20 and a corresponding seal carrier segment 21.
  • each inner ring segment 20 at one of its end faces in the circumferential direction a connecting pin 23 and at the other end side not shown here, corresponding to the connecting pin 23 corresponding formed recess.
  • Fig. 2 shows a section of the vane ring segment Fig. 1 in a perspective view, wherein in this illustration, in particular, the connecting pin 23 on the end face of the inner ring segment 20, as a through-openings trained guide blade receptacles 24 and arranged in the through holes for the guide blade receptacles 24 sockets 25 can be seen.
  • the guide vanes 10 are flowed around in the axial direction x by a working fluid, as a result of which the inner ring or the individual inner ring segments 20 heat up, whereby the inner ring segments 20 heat up faster on their outer side due to the working fluid flowing directly past them than on their facing away from the guide vanes 10 and the seal carrier segment 21 facing inside, which can lead to the widening of gaps, in particular for widening of sealing gaps and consequently leaks.
  • Fig. 3 shows a section of a first embodiment of an inner ring segment 120 of a multi-part, divided in the circumferential direction, inner ring according to the invention in a perspective view in view of radially inward and Fig. 4 the inner ring segment 120 from Fig. 3 in view of radially inward.
  • This points in the 3 and 4 illustrated inner ring segment 120 of an inventively designed inner ring several, in particular distributed uniformly in the circumferential direction, introduced into an inner circumferential surface of the inner ring segment 120, only indicated in the representation depressions 126, in particular in each case exactly one depression between two adjacent Leitschaufelabilityn 124 of a pair of Leitschaufelagen 124th is arranged.
  • the cross-sectional area of the inner ring segment 120 in particular a wall thickness of the inner ring segment 120, locally reduced.
  • an improved, transient heating behavior of the inner ring segment 120 and thus of the entire inner ring can be achieved, since less material of the inner ring has to be heated.
  • an improved, transient temperature profile in the radial direction y can be achieved, in particular a temperature profile with a lower temperature gradient in the radial direction y.
  • the depressions 126 have a greater extent in the axial direction x than in the circumferential direction. This results in a particularly advantageous thermal behavior of the inner ring or inner ring segments 120 during operation of an associated turbomachine.
  • the recesses 126 in this embodiment each have a closed circumferential contour 127, wherein the circumferential contour in the region of their axial extent 127A and 127B each parallel, i. at a constant pitch, to a circumferential contour of the vane receivers 124 and extends in their circumferentially extending portions 127C and 127D each parallel to a circumferential contour of the inner ring segment 120.
  • the recesses 126 in this case have, in particular, a substantially bone-shaped circumferential contour 127, based on a projection into a tangential plane of the inner ring segment 120.
  • the recesses 126 are also formed symmetrically in the axial direction and extend in particular locally between two adjoining, in particular adjacent, guide blade receptacles 124 completely over the area between these vane mounts 124.
  • Fig. 5 shows a section of a second inner ring segment 220 of a second embodiment of an inner ring according to the invention in a perspective view.
  • Fig. 6 shows the inner ring segment 220 Fig. 5 in another perspective view, this embodiment of an inner ring segment 220 of an inner ring according to the invention is part of an inner ring divided both in the circumferential direction and in the axial direction x, wherein a part plane in the axial direction thereby passes centrally through the Leitschaufelingn 224 and the recesses 226 therethrough.
  • the depressions 226 which likewise have a substantially bone-shaped but in this case unspecified circumferential contour, can be recognized particularly well.
  • the recesses 226 each have a bottom surface 228, wherein the individual recesses 228 in this embodiment over almost the entire bottom surface 228 respectively a constant depth T and thus have a constant, local wall thickness in the region of the recesses 226.
  • Fig. 7 shows a section of a third embodiment of an inner ring according to the invention in a perspective view, in this embodiment, the recesses 326 extend over a smaller area due to the larger number and in particular narrower arrangement of the Leitschaufelagen 324, but otherwise similar to the embodiments described above.
  • All of the above-described embodiments of inner rings according to the invention have in common that the recesses 126, 226, 326, based on a functional installation state of the inner ring segments 120, 220, 320 and the associated inner rings, respectively arranged on a side facing away from the vanes side of the inner ring, in particular in an inner circumferential surface of the inner ring. Furthermore, all recesses 126, 226, 326 have been introduced by machining into the inner ring segments 120, 220, 320, in particular by milling.
  • the recesses 126, 226, 326 lead to an advantageous weight reduction of the inner rings and thus also to a weight reduction of the turbomachine.

Abstract

Innenring (120) für einen Leitschaufelkranz zur Befestigung an, insbesondere verstellbaren, Leitschaufeln (10) einer Turbomaschine, insbesondere einer Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, einen Leitschaufelkranz für eine Turbomaschine mit einem Innenring (120), eine Turbomaschine mit einem Innenring (120) sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Innenrings (120), wobei der Innenring (120) mehrere in Umfangrichtung jeweils beabstandet zueinander angeordnete Leitschaufelaufnahmen (124) aufweist, insbesondere Ausnehmungen, welche jeweils zur Aufnahme eines Befestigungselementes (11), insbesondere eines Befestigungszapfens, einer Leitschaufel (10) ausgebildet sind, wobei der Innenring (120) zwischen wenigstens zwei benachbarten Leitschaufelaufnahmen (124) wenigstens eine Vertiefung (126) mit einer in radialer Richtung (y) reduzierten Wandstärke gegenüber einem an die Vertiefung (126) angrenzenden Bereich außerhalb von der Vertiefung (126) aufweist, und wobei die Vertiefung (126), bezogen auf eine Rotationsachse einer Turbomaschine in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Innenrings (120) in einer Turbomaschine, in axialer Richtung (x) eine größere Ausdehnung aufweist als in Umfangsrichtung.Inner ring (120) for a vane ring for attachment to, in particular adjustable, guide vanes (10) of a turbomachine, in particular a compressor or turbine stage of a gas turbine, a vane ring for a turbomachine with an inner ring (120), a turbomachine with an inner ring (120) and a method for producing an inner ring (120), wherein the inner ring (120) has a plurality of circumferentially spaced apart Leitschaufelaufnahmen (124), in particular recesses, each for receiving a fastener (11), in particular a fastening pin, a guide vane ( 10), wherein the inner ring (120) between at least two adjacent Leitschaufelaufnahmen (124) at least one recess (126) with a radial direction (y) reduced wall thickness with respect to the recess (126) adjacent area outside of the recess ( 126), and wherein the recess (126), relative to a rotational axis of a turbomachine in a functional installation state of the inner ring (120) in a turbomachine, in the axial direction (x) has a greater extent than in the circumferential direction.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Innenring für einen Leitschaufelkranz zur Befestigung an, insbesondere verstellbaren, Leitschaufeln einer Turbomaschine, insbesondere einer Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, einen Leitschaufelkranz und eine Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, mit einem solchen Innenring sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.The present invention relates to an inner ring for a vane ring for attachment to, in particular adjustable, vanes of a turbomachine, in particular a compressor or turbine stage of a gas turbine, a vane ring and a turbomachine, in particular gas turbine, with such an inner ring and a method for its production.

Beim Betrieb von Turbomaschinen mit derartigen Innenringen sind die Innenringe in der Regel thermischen Belastungen, insbesondere teilweise wechselnden und/oder hohen Temperaturgradienten, ausgesetzt, insbesondere durch das den Leitschaufelkranz durchströmende und damit den Innenring zumindest teilweise umströmende Arbeitsfluid und/oder durch schleifende Dichtungen zwischen dem Leitschaufelkranz und einem relativ zu diesem drehenden Rotor. Infolge der thermischen Belastung kann es zu unerwünschten, thermisch bedingten Verformungen des Innenrings kommen, insbesondere zum Aufweiten von Spalten und infolgedessen unerwünschten Leckagen, welche sich nachteilig auf den Wirkungsgrad der Turbomaschine auswirken können.In the operation of turbomachinery with such inner rings, the inner rings are usually exposed to thermal stresses, in particular partially changing and / or high temperature gradients, in particular by the vane ring flowing through and thus the inner ring at least partially flowing around the working fluid and / or by sliding seals between the vane ring and a rotor rotating relative thereto. As a result of the thermal stress can lead to undesirable thermally induced deformation of the inner ring, in particular for widening of gaps and consequently undesirable leakage, which can adversely affect the efficiency of the turbomachine.

Gattungsgemäße Innenringe sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, beispielweise aus der FR 2 953 487 , wobei die FR 2 953 487 die Verwendung eines polygonförmigen Innenringes lehrt, welcher zwischen den Aufnahmen für die Leitschaufeln sich, bezogen auf den Innenring in einem funktionsgemäßen Einbauzustand in einer Turbomaschine, in radialer Richtung nach außen und in Umfangsrichtung erstreckende Verstärkungselemente, insbesondere Verstärkungsrippen, aufweist.Generic inner rings are basically known from the prior art, for example from the FR 2 953 487 , where the FR 2 953 487 the use of a polygonal inner ring teaches which, relative to the inner ring in a functional installation state in a turbomachine, between the receptacles for the guide vanes in the radially outward and circumferentially extending reinforcing elements, in particular reinforcing ribs having.

Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Innenring bereitzustellen.An object of one embodiment of the present invention is to provide an improved inner ring.

Diese Aufgabe wird durch einen Innenring mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch einen Leitschaufelkranz gemäß Anspruch 12, durch eine Turbomaschine gemäß Anspruch 14, jeweils mit (wenigstens) einem hier beschriebenen Innenring, sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines hier beschriebenen Innenrings gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by an inner ring having the features of claim 1, by a vane ring according to claim 12, by a turbomachine according to claim 14, each having (at least) an inner ring described herein, and a method of manufacturing an inner ring described herein according to claim 15 solved. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist ein Innenring für einen Leitschaufelkranz zur Befestigung an, insbesondere verstellbaren, Leitschaufeln einer Turbomaschine, insbesondere einer Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, mehrere in Umfangrichtung jeweils beabstandet zueinander angeordnete Leitschaufelaufnahmen auf, insbesondere Ausnehmungen, welche jeweils zur Aufnahme eines Befestigungselementes, insbesondere eines Befestigungszapfens, einer Leitschaufel ausgebildet sind. Zwischen wenigstens zwei benachbarten Leitschaufelaufnahmen weist der Innenring dabei wenigstens eine Vertiefung mit einer in radialer Richtung reduzierten Wandstärke gegenüber einem an die Vertiefung angrenzenden Bereich außerhalb von der Vertiefung auf.According to one embodiment of the present invention, an inner ring for a vane ring for attachment to, in particular adjustable, vanes of a turbomachine, in particular a compressor or turbine stage of a gas turbine, a plurality of circumferentially spaced-apart guide vane receptacles, in particular recesses, each for receiving a Fastening element, in particular a fastening pin, a guide vane are formed. Between at least two adjacent vane receptacles, the inner ring has at least one recess with a wall thickness reduced in the radial direction in relation to an area adjoining the recess outside the recess.

Erfindungsgemäß weist die Vertiefung, insbesondere die wenigstens eine Vertiefung, bezogen auf eine Rotationsachse einer Turbomaschine in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Innenrings in einer Turbomaschine, in axialer Richtung eine größere Ausdehnung auf als in Umfangsrichtung.According to the invention, the recess, in particular the at least one recess, with respect to an axis of rotation of a turbomachine in a functional installation state of the inner ring in a turbomachine, in the axial direction a greater extent than in the circumferential direction.

Die Richtungsangabe "axial" bezieht sich vorliegend in fachüblicher Weise auf eine Richtung parallel zur 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. Die Richtungsangabe "tangential" bezieht sich entsprechend auf eine Richtung, welche senkrecht auf der axialen Richtung und der radialen Richtung steht, wobei insbesondere sämtliche Richtungsangaben einen erfindungsgemäßen Innenring und/oder einen erfindungsgemäßen Leitschaufelkranz betreffend, jeweils auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand in einer Turbomaschine bezogen sind.The directional indication "axial" in the present case refers in a usual way to a direction parallel to the rotation or (main) machine axis of the turbomachine, the direction indication "circumferential direction" corresponding to a rotation direction about this rotation or (main) machine axis, the direction indication " radially "in a direction perpendicular to the axial and circumferential directions. The direction "tangential" refers accordingly to a direction which is perpendicular to the axial direction and the radial direction, wherein in particular all directions are an inner ring according to the invention and / or a guide vane according to the invention, each related to a functional installation state in a turbomachine.

"Leitschaufelaufnahmen" im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Ausnehmungen oder Aussparungen, insbesondere sacklochartige oder durchgehende Ausnehmungen oder Aussparungen, in denen Leitschaufeln radial abgestützt und/oder drehbar gelagert werden können."Guide blade receptacles" in the sense of the present invention are in particular recesses or recesses, in particular blind-hole-like or continuous recesses or recesses, in which guide vanes can be radially supported and / or rotatably supported.

Unter einer "Vertiefung" im Sinne der vorliegenden Erfindung wird vorliegend insbesondere eine lokale Einkerbung oder Mulde oder dergleichen in radialer Richtung verstanden.In the present case, a "depression" in the sense of the present invention is understood in particular to mean a local notch or depression or the like in the radial direction.

Durch ein oder mehrere derartige Vertiefungen kann in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung im Innenring eine verbesserte Temperaturverteilung, insbesondere ein vorteilhafteres Temperaturprofil in radialer Richtung, erreicht werden. Insbesondere kann durch die Vertiefung(en) eine thermisch bedingte Bewegung und/oder Deformation des Innenrings im Betrieb beeinflusst, insbesondere reduziert, werden, und so insbesondere eine Änderung seiner Form, insbesondere seines Durchmessers und/oder seiner Rundheit beeinflusst, insbesondere reduziert, werden.In one embodiment of the present invention, an improved temperature distribution, in particular a more advantageous temperature profile in the radial direction, can be achieved in the inner ring by means of one or more such depressions. In particular, thermally induced movement and / or deformation of the inner ring during operation can be influenced, in particular reduced, by the depression (s), and in particular a change in its shape, in particular its diameter and / or roundness, can be influenced, in particular reduced.

Hierdurch kann in einer Ausführung der Erfindung insbesondere eine Dichtwirkung zwischen Leitschaufeln und Innenring im Bereich der Leitschaufelaufnahmen und/oder zwischen Leitschaufelkranz und Rotor und/oder ein Einlauf reduziert und so das Betriebsverhalten einer Turbomaschine, insbesondere ein Wirkungsgrad, verbessert werden.In this way, in one embodiment of the invention, in particular a sealing effect between guide vanes and inner ring in the area of the vane receptacles and / or between the vane ring and the rotor and / or an inlet can be reduced and thus the operating behavior of a turbomachine, in particular an efficiency, can be improved.

Durch ein oder mehrere derartige Vertiefungen kann in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung insbesondere der sogenannte, unerwünschte "Cording-Effekt" reduziert werden.In one embodiment of the present invention, in particular the so-called undesired "cording effect" can be reduced by means of one or more such depressions.

Unter dem "Cording-Effekt" wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine dreidimensionale thermisch bedingte Deformation des Innenrings verstanden, insbesondere eine thermisch bedingte Ausbildung von Einschnürungen des Innenrings, welche insbesondere bei geteilten Innenringen an den Teilungsebenen auftreten können und welche insbesondere durch ein transientes, radiales Temperaturprofil infolge der unterschiedlichen Aufheizzeiten des Innenrings auf der Seite der Leitschaufeln, welche direkt vom Arbeitsfluid und damit schnell aufgeheizt wird, und der von den Leitschaufeln abgewandten Seite, langsam aufheizenden Seite, entstehen.For the purposes of the present invention, the "cording effect" is understood to mean a three-dimensional thermally induced deformation of the inner ring, in particular a thermally induced formation of constrictions of the inner ring, which can occur particularly at split inner rings at the dividing planes and which in particular by a transient, radial Temperature profile due to the different heating times of the inner ring on the side of the vanes, which directly from the working fluid and thus heated quickly, and the side facing away from the vanes, slowly heating up side, arise.

Durch die unterschiedlichen Aufheizzeiten des Innenrings auf der Seite der Leitschaufeln und der von den Leitschaufeln abgewandten Seite kann es zu unterschiedlichen, thermisch bedingten Ausdehnungen des Materials kommen, insbesondere zu einer stärkeren Ausdehnung des Materials auf der den Leitschaufeln zugewandten Seite als auf der von den Leitschaufeln abgewandten Seite und somit zu einer thermisch bedingten Deformation des Innenrings, ähnlich wie bei einem Bimetall. Infolge dieser Deformation kann es insbesondere zum Aufweiten von Spalten und infolgedessen zu unerwünschten Leckagen kommen, welche sich nachteilig auf den Wirkungsgrad der Turbomaschine auswirken können.Due to the different heating times of the inner ring on the side of the guide vanes and the side facing away from the guide vanes, different, thermally induced expansions of the material can occur, in particular to a greater extent of the material on the side facing the guide vanes than on the side facing away from the guide vanes Side and thus to a thermally induced deformation of the inner ring, similar to a bimetal. As a result of this deformation, it can in particular come to the widening of gaps and consequently to undesirable leaks, which can adversely affect the efficiency of the turbomachine.

Durch die erfindungsgemäße(n) Vertiefung(en) wird die Querschnittsfläche des Innenrings, insbesondere eine Wandstärke des Innenrings, insbesondere in radialer und/oder axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung, je nach Ausgestaltung der Vertiefung, lokal reduziert. Hierdurch kann in einer Ausführung der Erfindung vorteilhaft ein verbessertes, transientes Aufheizverhalten des Innenrings erreicht werden, da weniger Material des Innenrings aufgeheizt werden muss. Insbesondere kann in einer Ausführung der Erfindung ein verbessertes, transientes Temperaturprofil in radialer Richtung erreicht werden, insbesondere ein Temperaturprofil mit einem geringeren Temperaturgradienten in radialer Richtung, wodurch insbesondere bei geeigneter Ausgestaltung der Vertiefung(en), ein, in Bezug auf den "Cording-Effekt" verbessertes, insbesondere den "Cording-Effekt" reduzierendes, Aufheizverhalten des Innenrings erreicht werden.Due to the recess (s) according to the invention, the cross-sectional area of the inner ring, in particular a wall thickness of the inner ring, in particular in the radial and / or axial direction and / or in the circumferential direction, depending on the configuration of the recess, locally reduced. In this way, in an embodiment of the invention advantageously an improved, transient heating behavior of the inner ring can be achieved, since less material of the inner ring has to be heated. In particular, in one embodiment of the invention, an improved, transient temperature profile can be achieved in the radial direction, in particular a temperature profile with a lower temperature gradient in the radial direction, whereby, in particular with a suitable embodiment of the recess (s), a, in relation to the "Cording effect "improved, in particular the" Cording effect "reducing, heating behavior of the inner ring can be achieved.

Hierdurch wiederum kann bei einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung ein unerwünschtes Aufweiten von Spalten, insbesondere eine Ovalisierung der Leitschaufelaufnahmen, und/oder ein Einlaufen von Dichtfinnen in die eine Dichtstruktur eines Dichtungsträgers, reduziert oder sogar ganz vermieden werden, wodurch Leckagen reduziert und im Ergebnis der Wirkungsgrad der Turbomaschine verbessert und/oder ein spezifischer Treibstoffverbrauch gesenkt und/oder im Fall einer als Verdichter ausgebildeten Turbomaschine eine Pumpgrenze erhöht werden kann.In turn, in some embodiments of the present invention, undesirable widening of gaps, in particular ovalization of the vane receptacles, and / or leakage of sealing fins into the sealing structure of a seal carrier may be reduced or even avoided, thereby reducing leakage and, as a result, efficiency improved turbomachine and / or reduced specific fuel consumption and / or in the case of a designed as a compressor turbomachine a surge limit can be increased.

Unter einer "Pumpgrenze" wird im Sinne der vorliegenden Erfindung dabei ein zum Erreichen eines gewünschten Verdichtungsverhältnisses mindestens erforderliche stabile Volumenstrom verstanden, wobei mit zunehmenden Volumenstrom in der Regel eine höhere Verdichtung möglich ist.For the purposes of the present invention, a "pumping limit" is understood to mean a stable volume flow which is at least required to achieve a desired compression ratio, with higher compression generally being possible with increasing volume flow.

Durch eine geringere Leckage lässt sich in einer Ausführung der Erfindung ein höherer, stabiler Volumenstrom erreichen. Hierdurch wiederum kann ein höheres Verdichtungsverhältnis erreicht werden, so dass eine Reduzierung von Leckagen im Ergebnis zu einem höheren Verdichtungsverhältnis führen kann.Due to a lower leakage can be achieved in one embodiment of the invention, a higher, stable flow rate. As a result, in turn, a higher compression ratio can be achieved, so that a reduction of leaks can result in a higher compression ratio as a result.

Durch die infolge der erfindungsgemäße(n) Vertiefung(en) lokal reduzierte Wandstärke des Innenrings verringert sich ferner die Biegesteifigkeit des Innenrings, insbesondere in Umfangsrichtung, wodurch in einer Ausführung der Erfindung eine, insbesondere weitere, Verbesserung der "Cording-Eigenschaften", insbesondere eine (weitere) Reduzierung des "Cording-Effekts", erreicht werden kann.Due to the inventive (n) depression (s) locally reduced wall thickness of the inner ring also reduces the flexural rigidity of the inner ring, in particular in the circumferential direction, whereby in one embodiment of the invention, in particular further improvement of the "Cording properties", in particular a (further) reduction of the "cording effect" can be achieved.

Insbesondere kann auf diese Weise ein Leitschaufelkranz mit einem biegeweicheren Innenring und einem biegesteiferen Dichtungsträger bereitgestellt werden, mit welchem besonders gut der "Cording-Effekt" reduziert werden kann, wie sich herausgestellt hat.In particular, it is possible in this way to provide a guide vane ring with a bending-softer inner ring and a more rigid seal carrier with which the "cording effect" can be reduced particularly well, as has been found.

Ferner kann durch die erfindungsgemäße(n) Vertiefung(en) eine Gewichtsreduktion des Innenrings und damit eines Leitschaufelkranzes sowie einer Turbomaschine erreicht werden.Furthermore, a weight reduction of the inner ring and thus of a vane ring and of a turbomachine can be achieved by the recess (s) according to the invention.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Innenring insbesondere derart ausgestaltet, insbesondere die Vertiefungen des Innenrings, dass der Innenring gegenüber einem Innenring ohne Vertiefungen eine um wenigstens 10%, insbesondere um wenigstens oder um etwa 15% reduzierte Biegesteifigkeit, insbesondere in Umfangsrichtung, aufweist.In one embodiment of the present invention, the inner ring is in particular designed such, in particular the recesses of the inner ring, that the inner ring with respect to an inner ring without recesses by at least 10%, in particular by at least or reduced by about 15% flexural rigidity, in particular in the circumferential direction.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist der Innenring insbesondere mehrere Vertiefungen auf, insbesondere mehrere, jeweils auf einer von den Leitschaufeln abgewandten Seite des Innenrings angeordnete Vertiefungen, wobei die Vertiefungen, insbesondere wenigsten im Wesentlichen äquidistant, über den Umfang des Innenrings verteilt angeordnet sind.In one embodiment of the present invention, the inner ring in particular has a plurality of depressions, in particular a plurality of depressions, each arranged on a side of the inner ring facing away from the guide vanes, wherein the Recesses, in particular at least substantially equidistant, are distributed over the circumference of the inner ring.

Hierdurch kann in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ein besonders vorteilhaftes Aufheizverhalten und/oder eine vorteilhafte Reduktion der Biegesteifigkeit des Innenrings erreicht werden.In this way, in one embodiment of the present invention, a particularly advantageous heating behavior and / or an advantageous reduction of the bending stiffness of the inner ring can be achieved.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist insbesondere wenigstens zwischen zwei benachbarten Leitschaufelaufnahmen oder benachbarten Gruppen von Leitschaufelaufnahmen genau eine Vertiefung vorgesehen, insbesondere jeweils. D.h. mit anderen Worten, dass in einer Ausführung der Erfindung der Innenring insbesondere zwischen wenigstens einem Paar von benachbarten Paar von Leitschaufelaufnahmen oder einem Paar von benachbarten Gruppen von Leitschaufelaufnahmen genau eine Vertiefung aufweist, insbesondere jeweils zwischen zwei Leitschaufelaufnahmen oder zwei Gruppen von Leitschaufelaufnahmen genau eine Vertiefung.In one embodiment of the present invention, in particular at least between two adjacent Leitschaufelaufnahmen or adjacent groups of Leitschaufelaufnahmen exactly one recess provided, in particular in each case. That in other words, in one embodiment of the invention, the inner ring has exactly one recess in particular between at least one pair of adjacent pairs of vane seats or a pair of adjacent sets of vane seats, in particular exactly one recess between each two vane seats or two sets of vane seats.

Hierdurch kann in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ein besonders vorteilhaftes Aufheizverhalten und/oder eine vorteilhafte Reduktion der Biegesteifigkeit des Innenrings erreicht werden, insbesondere ein vorteilhaftes, insbesondere gleichmäßigeres, Aufheizverhalten über den gesamten Umfang des Innenrings bzw. eine gleichmäßige(re) Biegesteifigkeit des Innenrings in Umfangsrichtung.In this way, in one embodiment of the present invention, a particularly advantageous heating behavior and / or an advantageous reduction of the bending stiffness of the inner ring can be achieved, in particular an advantageous, in particular more uniform, heating behavior over the entire circumference of the inner ring or a uniform (re) bending stiffness of the inner ring circumferential direction.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist insbesondere wenigstens eine Vertiefung, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Innenrings in einer Turbomaschine, auf einer von den Leitschaufeln abgewandten Seite des Innenrings angeordnet, insbesondere in einer in radialer Richtung innenliegenden Fläche des Innenrings, insbesondere in einer inneren Mantelfläche des Innenrings.In one embodiment of the present invention, in particular at least one depression, relative to a functional installation state of the inner ring in a turbomachine, is arranged on a side of the inner ring facing away from the guide vanes, in particular in a radially inner surface of the inner ring, in particular in an inner circumferential surface of the inner ring.

Hierdurch kann in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung insbesondere ein schnelleres Aufheizen der Innenseite des Innenrings und infolgedessen eine im Hinblick auf den "Cording-Effekt" besonders vorteilhafte Temperaturverteilung in radialer Richtung erreicht werden, insbesondere ein schnelleres Aufheizen der von den Leitschaufeln abgewandten Seite des Innenrings, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand in einer Turbomaschine.In this way, in one embodiment of the present invention, in particular a faster heating of the inner side of the inner ring and consequently a particularly advantageous temperature distribution in the radial direction with regard to the "cording effect" can be achieved, in particular a faster heating of the side of the inner ring facing away from the guide vanes, based on a functional installation state in a turbomachine.

In einer alternativen, insbesondere zusätzlichen, Ausführung der vorliegenden Erfindung kann der Innenring auch wenigstens eine, in eine, eine den Leitschaufeln zugewandte Fläche des Innenrings eingebracht sein.In an alternative, in particular additional, embodiment of the present invention, the inner ring can also be introduced into at least one surface of the inner ring facing the guide vanes.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verläuft die Umfangskontur wenigstens einer Vertiefung insbesondere zumindest teilweise parallel zu einer Umfangskontur einer benachbarten Ausnehmung, insbesondere in einem sich im Wesentlichen in axialer Richtung des Innenrings erstreckenden Bereich der Umfangskontur, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand in einer Turbomaschine, wobei die Umfangskontur insbesondere zumindest teilweise parallel zu den Umfangskonturen beider benachbarter Ausnehmungen verläuft. Hierdurch kann ein besonders vorteilhaftes thermisches Verhalten des Innenrings erreicht werden. Vorteilhaft ergeben sich hierdurch zwischen den Vertiefungen und den Ausnehmungen Abgrenzungsstege, die insbesondere, vorzugsweise zumindest teilweise, entlang ihrer Längserstreckung eine konstante Dicke aufweisen können.In one embodiment of the present invention, the circumferential contour of at least one recess runs in particular at least partially parallel to a circumferential contour of an adjacent recess, in particular in a region of the circumferential contour extending essentially in the axial direction of the inner ring, with respect to a functional installation state in a turbomachine, wherein the Peripheral contour runs in particular at least partially parallel to the circumferential contours of both adjacent recesses. In this way, a particularly advantageous thermal behavior of the inner ring can be achieved. Advantageously, this results between the recesses and the recesses delimitation webs, in particular, preferably at least partially, along its longitudinal extent may have a constant thickness.

Unter dem Ausdruck "parallel" wird dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung, insbesondere im Zusammenhang mit der Umfangskontur einer Vertiefung, "mit konstantem Abstand" verstanden.In the context of the present invention, in particular in connection with the peripheral contour of a depression, the term "parallel" is understood to mean "with a constant spacing".

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verläuft die Umfangskontur wenigstens einer Vertiefung insbesondere zumindest teilweise parallel zu einer Kontur des Innenrings in Umfangsrichtung des Innenrings, insbesondere in einem sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Innenrings erstreckenden Bereich der Umfangskontur, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand in einer Turbomaschine. Hierdurch kann ein besonders vorteilhaftes thermisches Verhalten des Innenrings erreicht werden.In one embodiment of the present invention, the circumferential contour of at least one recess runs in particular at least partially parallel to a contour of the inner ring in the circumferential direction of the inner ring, in particular in a region of the circumferential contour extending substantially in the circumferential direction of the inner ring, relative to a functional installation state in a turbomachine. In this way, a particularly advantageous thermal behavior of the inner ring can be achieved.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist insbesondere wenigstens eine Vertiefung eine knochenförmige, knochenformartige, sanduhrförmige oder sanduhrformartige Umfangskontur auf, insbesondere bezogen auf eine Projektion der Umfangskontur der Vertiefung in eine Tangentialebene des Innenrings. Es hat sich herausgestellt, dass hierdurch ein besonders vorteilhaftes thermisches Verhalten des Innenrings erreicht werden kann, insbesondere eine besonders vorteilhafte thermische Bewegung und/oder Deformation des Innenrings, insbesondere eine thermisch bedingte Bewegung/Deformation des Innenrings, welche zu einer besonders geringen Abweichung von der Rundheit, insbesondere zu einer besonders geringen Ovalisierung, des Innenrings und/oder der Leitschaufelaufnahmen führt.In one embodiment of the present invention, in particular at least one depression has a bone-shaped, bone-shaped, hourglass-shaped or hourglass-shaped peripheral contour, in particular with respect to a projection of the circumferential contour of the depression into a tangential plane of the inner ring. It has been found that in this way a particularly advantageous thermal behavior of the inner ring can be achieved, in particular a particularly advantageous thermal Movement and / or deformation of the inner ring, in particular a thermally induced movement / deformation of the inner ring, which leads to a particularly small deviation from the roundness, in particular to a particularly low ovalization of the inner ring and / or the Leitschaufelaufnahmen.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Umfangskontur dabei insbesondere symmetrisch oder asymmetrisch in und/oder zu einer axialen Richtung ausgebildet.In one embodiment of the present invention, the circumferential contour is in particular symmetrical or asymmetrical in and / or formed to an axial direction.

Unter einer "Tangentialebene" wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine senkrecht zur radialen Richtung stehende Ebene verstanden, insbesondere eine sich senkrecht zu einem zugehörigen Radius erstreckende Ebene.In the sense of the present invention, a "tangential plane" is understood to mean a plane perpendicular to the radial direction, in particular a plane extending perpendicularly to an associated radius.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist insbesondere wenigstens eine Vertiefung eine vollständig geschlossene oder an wenigstens einem axialen Ende, insbesondere nur an einem axialen Ende, offene Umfangskontur auf. Eine Vertiefung mit an ihren axialen Enden offenen Umfangskontur lässt sich besonders einfach herstellen, insbesondere durch Zerspanen. Eine Vertiefung mit einer vollständig geschlossenen Umfangskontur führt in der Regel zu einer geringeren Leckage als eine vergleichbare Vertiefung mit einer an einem axialen Ende offenen Umfangskontur, da insbesondere die an den axialen Enden geschlossene Umfangskontur ein Strömen des Arbeitsfluids von der Leitschaufelseite durch das offene Ende in die Vertiefung auf die von den Leitschaufeln abgewandte Seite des Innenrings reduziert bzw. verhindert.In one embodiment of the present invention, in particular at least one recess has a completely closed or at least one axial end, in particular only at one axial end, open peripheral contour. A depression with an open peripheral contour at its axial ends can be produced particularly easily, in particular by machining. A recess with a fully closed peripheral contour usually results in less leakage than a comparable recess with an open at one axial peripheral contour, especially since the closed at the axial ends peripheral contour a flow of the working fluid from the vane side through the open end in the Reduces depression on the side facing away from the vanes side of the inner ring or prevented.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist insbesondere wenigstens eine Vertiefung eine Bodenfläche auf, wobei die Vertiefung insbesondere wenigstens im Bereich der Bodenfläche zumindest teilweise, insbesondere über die gesamte Bodenfläche, eine konstante Tiefe aufweist, insbesondere derart, dass der Innenring im Bereich der Bodenfläche insbesondere eine konstante Wandstärke aufweist und/oder eine Innenkontur mit konstantem Radius bezogen auf die (Haupt-)Maschinenachse bzw. die Rotationsachse der Turbomaschine bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Innenrings in einer Turbomaschine. Hierdurch kann auf besonders einfache Art und Weise eine effektive Wandstärkenreduzierung erreicht werden, insbesondere bei gleichzeitigem vorteilhaftem thermischen Verhalten des Innenrings.In one embodiment of the present invention, in particular at least one recess has a bottom surface, wherein the recess has a constant depth at least partially, in particular over the entire bottom surface, in particular such that the inner ring in the region of the bottom surface in particular a has constant wall thickness and / or an inner contour with a constant radius relative to the (main) machine axis or the axis of rotation of the turbomachine relative to a functional installation state of the inner ring in a turbomachine. This can be especially simple way an effective wall thickness reduction can be achieved, especially with simultaneous advantageous thermal behavior of the inner ring.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Tiefe wenigstens einer Vertiefung dabei so groß wie möglich gewählt und infolgedessen die Wandstärke insbesondere lokal im Bereich der Vertiefung und/oder in einem an die Vertiefung angrenzenden Bereich minimiert.In one embodiment of the present invention, the depth of at least one depression is chosen to be as large as possible and as a result the wall thickness is minimized, in particular locally in the region of the depression and / or in an area adjacent to the depression.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Innenring einteilig ausgebildet. In einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Innenring mehrteilig ausgebildet, insbesondere in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung geteilt.In one embodiment of the present invention, the inner ring is formed in one piece. In another embodiment of the present invention, the inner ring is designed in several parts, in particular in the circumferential direction and / or split in the axial direction.

Ist der Innenring in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in Umfangsrichtung geteilt, weist er insbesondere mehrere Innenringsegmente auf und ist insbesondere aus mehreren Innenringsegmenten zusammengesetzt, insbesondere aus wenigstens zwei Innenringsegmenten, welche sich in diesem Fall vorzugsweise jeweils über einen Umfangswinkel von etwa, insbesondere genau, 180° erstrecken oder aus drei Innenringsegmenten, die sich vorzugsweise jeweils über einen Umfangswinkel von etwa, insbesondere genau, 120° erstrecken. In einer Weiterbildung dieser Ausführung sind in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung dabei insbesondere jeweils zwei in Umfangsrichtung aneinandergrenzende Innenringsegmente dabei an ihren Stoßflächen insbesondere mithilfe wenigstens eines, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Verbindungszapfens oder -stiftes miteinander gekoppelt, insbesondere verbunden.If the inner ring is divided in an embodiment of the present invention in the circumferential direction, it has in particular a plurality of inner ring segments and in particular composed of a plurality of inner ring segments, in particular of at least two inner ring segments, which in this case preferably each have a circumferential angle of about, in particular exactly, 180 ° or from three inner ring segments, which preferably each extend over a circumferential angle of about, in particular, exactly 120 °. In one embodiment of this embodiment, in each case in particular two circumferentially adjacent inner ring segments are coupled to each other at their abutment surfaces, in particular by means of at least one, extending in the circumferential direction of the connecting pin or pin, in particular connected.

Alternativ oder zusätzlich zu einer Teilung in Umfangsrichtung kann der Innenring bzw. wenigstens ein Innenringsegment in axialer Richtung geteilt sein, wobei sich die Teilung insbesondere über die gesamte Länge des Innenrings bzw. des Innenringsegments in Umfangsrichtung erstreckt und insbesondere in einer gemeinsamen Radialebene durch den Innenring bzw. das zugehörige Innenringsegment verläuft. In einer Weiterbildung dieser Ausführung sind in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung dabei die einzelnen Innenringteile mithilfe wenigstens eines, sich in axialer Richtung erstreckenden Verbindungszapfens - oder -stiftes miteinander gekoppelt, insbesondere verbunden.Alternatively, or in addition to a division in the circumferential direction, the inner ring or at least one inner ring segment may be divided in the axial direction, wherein the pitch extends in the circumferential direction in particular over the entire length of the inner ring or the inner ring segment and in particular in a common radial plane through the inner ring or the associated inner ring segment runs. In a further development of this embodiment, in one embodiment of the present invention, the individual inner ring parts with the help of at least one, in axial Direction extending connecting pin - or pin coupled together, in particular connected.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist insbesondere wenigstens eine Vertiefung, insbesondere sämtliche Vertiefungen, durch ein trennendes Fertigungsverfahren in den Innenring eingebracht worden, insbesondere durch eine mechanische Bearbeitung, insbesondere durch Zerspanen, insbesondere durch Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide, insbesondere durch Fräsen. Auf diese Art und Weise können die Vertiefungen besonders einfach in den Innenring eingebracht werden. Insbesondere lassen sich auf diese Art und Weise besonders einfache und präzise Vertiefungen einbringen.In one embodiment of the present invention, in particular at least one depression, in particular all depressions, has been introduced into the inner ring by a separating manufacturing process, in particular by mechanical processing, in particular by machining, in particular by machining with a geometrically defined cutting edge, in particular by milling. In this way, the wells can be particularly easily introduced into the inner ring. In particular, particularly simple and precise recesses can be introduced in this way.

Ein erfindungsgemäßer Leitschaufelkranz für eine Turbomaschine, insbesondere eine Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine mit einem Innenring und, insbesondere verstellbaren, Leitschaufeln, an denen der Innenring befestigt ist, weist einen vorbeschrieben gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Innenring auf.An inventive vane ring for a turbomachine, in particular a compressor or turbine stage of a gas turbine with an inner ring and, in particular adjustable guide vanes, on which the inner ring is fixed, has an inner ring formed according to the present invention.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist wenigstens eine Leitschaufel mittels eines sich in radialer Richtung erstreckenden Befestigungszapfen, der in eine korrespondierend ausgebildete Leitschaufelaufnahme des Innenrings eingesteckt ist, mit dem Innenring verbunden, insbesondere in radialer Richtung am Innenring abgestützt, insbesondere drehbar um eine Längsachse im Innenring gelagert. Vorzugsweise ist zwischen dem Innenring und dem Befestigungszapfen ferner eine Aufnahmebuchse vorgesehen.In one embodiment of the present invention, at least one guide vane is connected to the inner ring by means of a fastening pin extending in the radial direction, which is inserted into a correspondingly formed guide vane receptacle of the inner ring, in particular supported in the radial direction on the inner ring, in particular rotatable about a longitudinal axis in the inner ring stored. Preferably, a receiving bushing is further provided between the inner ring and the fastening pin.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist der Leitschaufelkranz insbesondere zusätzlich einen Dichtungsträger oder ein Dichtungsträgersegment auf, wobei der Dichtungsträger oder das Dichtungsträgersegment insbesondere auf der von den Leitschaufeln abgewandten Seite angeordnet ist und insbesondere wenigstens eine in einer von den Leitschaufeln abgewandten Fläche angeordnete Vertiefung zumindest teilweise, insbesondere vollständig, abdeckt.In one embodiment of the present invention, the guide vane ring additionally has, in particular, a seal carrier or a seal carrier segment, wherein the seal carrier or the seal carrier segment is arranged in particular on the side facing away from the guide vanes and, in particular at least partially, a depression arranged in a surface facing away from the guide vanes, especially completely, covering.

Eine erfindungsgemäße Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, mit wenigstens einer Verdichter- oder Turbinenstufe mit einem Innenring weist einen vorbeschrieben gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Innenring auf.A turbomachine according to the invention, in particular gas turbine, with at least one compressor or turbine stage with an inner ring has an inner ring formed according to the present invention.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Turbomaschine insbesondere eine oder mehrere Verdichter- und/oder Turbinenstufen auf. Eine oder mehrere dieser Verdichter- und oder Turbinenstufen weisen insbesondere jeweils ein Lauf- und ein Leitgitter auf, wobei insbesondere eines oder mehrere dieser Leitgitter einen erfindungsgemäßen Leitschaufelkranz aufweisen.In one embodiment of the present invention, a turbomachine in particular has one or more compressor and / or turbine stages. In particular, one or more of these compressor and turbine stages each have a rotor and a guide grid, wherein in particular one or more of these guide bars have a guide blade ring according to the invention.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die Erfindung in Gasturbinen, insbesondere in Gasturbinentriebwerken, insbesondere in einem Hochdruck- und/oder Niederdruckverdichter verwendet.In a particularly advantageous embodiment, the invention is used in gas turbines, in particular in gas turbine engines, in particular in a high-pressure and / or low-pressure compressor.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Turbomaschine daher insbesondere ein Verdichter, insbesondere ein Hochdruck- oder Niederdruckverdichter.In one embodiment of the present invention, the turbomachine is therefore in particular a compressor, in particular a high-pressure or low-pressure compressor.

Ein erfindungsgemäßer Innenring wird in einer Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt, indem wenigstens eine Vertiefung des Innenrings, insbesondere sämtliche Vertiefungen, durch ein trennendes Fertigungsverfahren hergestellt wird, insbesondere durch eine mechanische Bearbeitung, insbesondere durch Zerspanen, insbesondere durch Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide, insbesondere durch Fräsen.An inventive inner ring is produced in one embodiment of a method according to the present invention by at least one recess of the inner ring, in particular all wells, is produced by a separating manufacturing process, in particular by a mechanical processing, in particular by machining, in particular by machining with a geometrically defined cutting edge , in particular by milling.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigen, teilweise schematisiert:

Fig. 1
einen Ausschnitt eines Leitschaufelkranzsegments einer als Verdichter ausgebildeten, aus dem Stand der Technik bekannten Turbomaschine im Bereich eines Innenrings in Seitenansicht,
Fig. 2
einen Ausschnitt des Leitschaufelkranzsegmentes aus Fig. 1 in perspektivischer Darstellung,
Fig. 3
einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines Innenringsegments eines erfindungsgemäßen Innenrings in perspektivischer Darstellung in Ansicht von radial innen,
Fig. 4
das Innenringsegment aus Fig. 3 in Ansicht von radial innen,
Fig. 5
einen Ausschnitt eines Innenringsegments eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Innenrings in perspektivischer Darstellung,
Fig. 6
das Innenringsegment aus Fig. 5 in einer anderen perspektivischen Darstellung und
Fig. 7
einen Ausschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Innenrings in perspektivischer Darstellung.
Further advantageous developments of the present invention will become apparent from the dependent claims and the following description of preferred embodiments. To show this, partially schematized:
Fig. 1
a section of a vane ring segment of a compressor designed as known from the prior art turbomachine in the region of an inner ring in side view,
Fig. 2
a section of the vane ring segment Fig. 1 in perspective,
Fig. 3
a detail of a first embodiment of an inner ring segment of an inner ring according to the invention in a perspective view in a view from radially inside,
Fig. 4
the inner ring segment Fig. 3 in view of radially inward,
Fig. 5
a detail of an inner ring segment of a second embodiment of an inner ring according to the invention in a perspective view,
Fig. 6
the inner ring segment Fig. 5 in another perspective view and
Fig. 7
a section of a third embodiment of an inner ring according to the invention in a perspective view.

Fig. 1 zeigt zum besseren Verständnis der Erfindung einen Ausschnitt eines gattungsgemäßen, aus dem Stand der Technik bekannten Leitschaufelkranzsegments 1 einer als Verdichter ausgebildeten, aus dem Stand der Technik bekannten Turbomaschine mit einem Innenringsegment 20 im Bereich des Innenringsegments 20 in Seitenansicht. Fig. 1 shows for better understanding of the invention, a detail of a generic, known from the prior art vane ring segment 1 designed as a compressor, known from the prior art turbomachine with an inner ring segment 20 in the region of the inner ring segment 20 in side view.

Das Innenringsegment 20 ist in aus dem Stand der Technik bekannter Weise an den Leitschaufeln 10 befestigt, wobei das Innenringsegment 20 dazu in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete, insbesondere als Durchgangsöffnungen ausgebildete, Leitschaufelaufnahmen 24 aufweist, wobei die Leitschaufeln 10 über sich in radialer Richtung y erstreckende Befestigungszapfen 11 mit dem Innenringsegment 20 verbunden sind und in radialer Richtung am Innenringsegment 20 abgestützt sind.The inner ring segment 20 is fastened to the guide vanes 10 in a manner known from the prior art, wherein the inner ring segment 20 has guide vane housings 24 distributed uniformly in the circumferential direction, in particular as through-openings, wherein the vanes 10 have fastening pins extending in the radial direction y 11 are connected to the inner ring segment 20 and are supported in the radial direction on the inner ring segment 20.

In diesem Fall sind die Leitschaufeln 10 verstellbar ausgebildet und drehbar um eine Längsachse L mit dem Innenringsegment 20 verbunden. Zur Minimierung der Reibung zwischen Befestigungszapfen 11 und Innenringsegment 20 ist jeweils eine Buchse 25 in die Durchgangsöffnung für die Leitschaufelaufnahme 24 eingebracht.In this case, the guide vanes 10 are adjustable and rotatably connected about a longitudinal axis L with the inner ring segment 20. In order to minimize the friction between the fastening pin 11 and inner ring segment 20, a bushing 25 is in each case introduced into the passage opening for the guide blade receptacle 24.

Zur Abdichtung gegenüber dem drehbar gelagerten Rotor 30 der Turbomaschine weist der Leitschaufelkranz 1 ferner ein auf einer von den Leitschaufeln 10 abgewandten Seite am Innenringsegment 20 befestigtes Dichtungsträgersegment 21 auf, wobei das Dichtungsträgersegment 21 ebenfalls in bekannter Weise am Innenringsegment 20 angeordnet ist, wobei in diesem Fall, insbesondere zugunsten einer hohen Dichtwirkung, die als Durchgangsöffnungen ausgebildeten Leitschaufelaufnahmen 24 auf einer von den Leitschaufeln 10 abgewandten Seite des Innenrings durch das Dichtungsträgersegment 21 abdeckt sind.To seal against the rotatably mounted rotor 30 of the turbomachine, the vane ring 1 further comprises a on a side facing away from the vanes 10 on the inner ring segment 20 fastened seal carrier segment 21, wherein the seal carrier segment 21 is also arranged in a known manner on the inner ring segment 20, in which case , in particular in favor of a high sealing effect, which are formed as passage openings formed Leitschaufelaufnahmen 24 on a side facing away from the vanes 10 side of the inner ring by the seal carrier segment 21.

Für eine weitere Verbesserung der Dichtwirkung ist an einer radialen Innenseite des Dichtungsträgersegments 21 eine Dichtstruktur 22, insbesondere eine honigwabenförmige Dichtstruktur 22, vorgesehen, welche mit am Rotor befestigten, sich in radialer Richtung vom Rotor nach außen erstreckenden, sogenannten Dichtfinnen 31 zusammenwirkt und einen Spalt zwischen dem Gehäuse fest angeordneten Leitschaufelkranz bzw. Leitschaufelkranzsegment 1 und dem drehbar gelagerten Rotor 30 der Turbomaschine abdichtet, um Strömungsverluste durch Leckagen beim Umströmen der Leitschaufeln 10, insbesondere eine Reduzierung des Volumenstroms im Bereich der Leitschaufeln 10, zu reduzieren.For a further improvement of the sealing effect, a sealing structure 22, in particular a honeycomb-shaped sealing structure 22, is provided on a radial inner side of the seal carrier segment 21, which cooperates with so-called sealing fins 31, which are fastened to the rotor and extend radially outward from the rotor, and have a gap between them the housing fixedly arranged vane ring or vane ring segment 1 and the rotatably mounted rotor 30 of the turbomachine seals to reduce flow losses due to leakage during flow around the guide vanes 10, in particular a reduction in the volume flow in the guide vanes 10.

Das Leitschaufelkranzsegment 1 ist dabei Teil eines Leitschaufelkranzes, welcher in Umfangsrichtung in mehrere Leitschaufelkranzsegmente 1 unterteilt ist, wobei jedes Leitschaufelkranzsegment 1 ein Innenringsegment 20 und ein entsprechendes Dichtungsträgersegment 21 aufweist. Zur Verbindung der einzelnen Leitschaufelkranzsegmente in Umfangsrichtung miteinander, insbesondere zur Verbindung der einzelnen Innenringsegmente 20 in Umfangsrichtung miteinander, weist jedes Innenringsegment 20 an einer seiner Stirnseiten in Umfangsrichtung einen Verbindungszapfen 23 auf und an der anderen Stirnseite eine hier nicht dargestellte, entsprechend zum Verbindungszapfen 23 korrespondierend ausgebildete Ausnehmung.The vane ring segment 1 is part of a vane ring, which is divided in the circumferential direction into a plurality of vane ring segments 1, each vane ring segment 1 having an inner ring segment 20 and a corresponding seal carrier segment 21. For connecting the individual vane ring segments in the circumferential direction with each other, in particular for connecting the individual inner ring segments 20 in the circumferential direction with each other, each inner ring segment 20 at one of its end faces in the circumferential direction a connecting pin 23 and at the other end side not shown here, corresponding to the connecting pin 23 corresponding formed recess.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des Leitschaufelkranzsegmentes aus Fig. 1 in perspektivischer Darstellung, wobei in dieser Darstellung insbesondere gut der Verbindungszapfen 23 an der Stirnseite des Innenringsegments 20, die als Durchgangsöffnungen ausgebildeten Leitschaufelaufnahmen 24 sowie die in den Durchgangsöffnungen für die Leitschaufelaufnahmen 24 angeordneten Buchsen 25 erkennbar sind. Fig. 2 shows a section of the vane ring segment Fig. 1 in a perspective view, wherein in this illustration, in particular, the connecting pin 23 on the end face of the inner ring segment 20, as a through-openings trained guide blade receptacles 24 and arranged in the through holes for the guide blade receptacles 24 sockets 25 can be seen.

Beim Betrieb der Turbomaschine werden die Leitschaufeln 10 in axialer Richtung x von einem Arbeitsfluid umströmt, wobei sich infolgedessen der Innenring bzw. die einzelnen Innenringsegmente 20 aufheizen, wobei sich die Innenringsegmente 20 auf ihrer Außenseite dabei durch das unmittelbar vorbeiströmende Arbeitsfluid schneller aufheizen als an ihrer, von den Leitschaufeln 10 abgewandten und dem Dichtungsträgersegment 21 zugewandten Innenseite, wodurch es zum Aufweiten von Spalten, insbesondere zum Aufweiten von Dichtspalten und infolgedessen zu Leckagen kommen kann.During operation of the turbomachine, the guide vanes 10 are flowed around in the axial direction x by a working fluid, as a result of which the inner ring or the individual inner ring segments 20 heat up, whereby the inner ring segments 20 heat up faster on their outer side due to the working fluid flowing directly past them than on their facing away from the guide vanes 10 and the seal carrier segment 21 facing inside, which can lead to the widening of gaps, in particular for widening of sealing gaps and consequently leaks.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines Innenringsegments 120 eines mehrteiligen, in Umfangsrichtung geteilten, erfindungsgemäßen Innenrings in perspektivischer Darstellung in Ansicht von radial innen und Fig. 4 das Innenringsegment 120 aus Fig. 3 in Ansicht von radial innen. Dabei weist das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Innenringsegment 120 eines erfindungsgemäß ausgebildeten Innenrings mehrere, insbesondere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete, in eine innere Mantelfläche des Innenringsegments 120 eingebrachte, in der Darstellung nur angedeutete Vertiefungen 126 auf, wobei insbesondere jeweils genau eine Vertiefung zwischen zwei benachbarten Leitschaufelaufnahmen 124 eines Paares von Leitschaufelaufnahmen 124 angeordnet ist. Fig. 3 shows a section of a first embodiment of an inner ring segment 120 of a multi-part, divided in the circumferential direction, inner ring according to the invention in a perspective view in view of radially inward and Fig. 4 the inner ring segment 120 from Fig. 3 in view of radially inward. This points in the 3 and 4 illustrated inner ring segment 120 of an inventively designed inner ring several, in particular distributed uniformly in the circumferential direction, introduced into an inner circumferential surface of the inner ring segment 120, only indicated in the representation depressions 126, in particular in each case exactly one depression between two adjacent Leitschaufelaufnahmen 124 of a pair of Leitschaufelaufnahmen 124th is arranged.

Durch die erfindungsgemäßen Vertiefungen 126 wird die Querschnittsfläche des Innenringsegments 120, insbesondere eine Wandstärke des Innenringsegments 120, lokal reduziert. Hierdurch kann vorteilhaft ein verbessertes, transientes Aufheizverhalten des Innenringsegments 120 und damit des ganzen Innenrings erreicht werden, da weniger Material des Innenrings aufgeheizt werden muss. Insbesondere kann ein verbessertes, transientes Temperaturprofil in radialer Richtung y erreicht werden, insbesondere ein Temperaturprofil mit einem geringeren Temperaturgradienten in radialer Richtung y.By the recesses 126 according to the invention, the cross-sectional area of the inner ring segment 120, in particular a wall thickness of the inner ring segment 120, locally reduced. In this way, advantageously, an improved, transient heating behavior of the inner ring segment 120 and thus of the entire inner ring can be achieved, since less material of the inner ring has to be heated. In particular, an improved, transient temperature profile in the radial direction y can be achieved, in particular a temperature profile with a lower temperature gradient in the radial direction y.

Erfindungsgemäß weisen die Vertiefungen 126 dabei in axialer Richtung x eine größere Ausdehnung auf als in Umfangsrichtung. Dadurch ergibt sich ein besonders vorteilhaftes thermisches Verhalten des Innenrings bzw. der Innenringsegmente 120 im Betrieb einer zugehörigen Turbomaschine.According to the invention, the depressions 126 have a greater extent in the axial direction x than in the circumferential direction. This results in a particularly advantageous thermal behavior of the inner ring or inner ring segments 120 during operation of an associated turbomachine.

Die Vertiefungen 126 weisen bei diesem Ausführungsbeispiel dabei jeweils eine geschlossene Umfangskontur 127 auf, wobei die Umfangskontur im Bereich ihrer axialen Erstreckung 127A und 127B jeweils parallel, d.h. mit konstantem Abstand, zu einer Umfangskontur der Leitschaufelaufnahmen 124 verläuft und in ihrem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Abschnitten 127C und 127D jeweils parallel zu einer Umfangskontur des Innenringsegments 120 verläuft.The recesses 126 in this embodiment each have a closed circumferential contour 127, wherein the circumferential contour in the region of their axial extent 127A and 127B each parallel, i. at a constant pitch, to a circumferential contour of the vane receivers 124 and extends in their circumferentially extending portions 127C and 127D each parallel to a circumferential contour of the inner ring segment 120.

Die Vertiefungen 126 weisen dabei insbesondere eine im Wesentlichen knochenförmige Umfangskontur 127 auf, bezogen auf eine Projektion in eine Tangentialebene des Innenringsegments 120. Die Vertiefungen 126 sind ferner symmetrisch in axialer Richtung ausgebildet und erstrecken sich insbesondere lokal zwischen zwei angrenzenden, insbesondere benachbarten Leitschaufelaufnahmen 124, nahezu vollständig über den Bereich zwischen diesen Leitschaufelaufnahmen 124.The recesses 126 in this case have, in particular, a substantially bone-shaped circumferential contour 127, based on a projection into a tangential plane of the inner ring segment 120. The recesses 126 are also formed symmetrically in the axial direction and extend in particular locally between two adjoining, in particular adjacent, guide blade receptacles 124 completely over the area between these vane mounts 124.

Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt eines zweiten Innenringsegments 220 eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Innenrings in perspektivischer Darstellung. Fig. 6 zeigt das Innenringsegment 220 aus Fig. 5 in einer anderen perspektivischen Darstellung, wobei dieses Ausführungsbeispiel eines Innenringsegments 220 eines erfindungsgemäßen Innenrings Teil eines sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung x geteilten Innenrings ist, wobei eine Teilebene in axialer Richtung dabei mittig durch die Leitschaufelaufnahmen 224 und die Vertiefungen 226 hindurch verläuft. Fig. 5 shows a section of a second inner ring segment 220 of a second embodiment of an inner ring according to the invention in a perspective view. Fig. 6 shows the inner ring segment 220 Fig. 5 in another perspective view, this embodiment of an inner ring segment 220 of an inner ring according to the invention is part of an inner ring divided both in the circumferential direction and in the axial direction x, wherein a part plane in the axial direction thereby passes centrally through the Leitschaufelaufnahmen 224 and the recesses 226 therethrough.

In dieser Darstellung sind die erfindungsgemäßen Vertiefungen 226, welche ebenfalls eine im Wesentlichen knochenförmige, jedoch in diesem Fall nicht näher bezeichnete Umfangskontur aufweisen, besonders gut zu erkennen. Die Vertiefungen 226 weisen jeweils eine Bodenfläche 228 auf, wobei die einzelnen Vertiefungen 228 bei diesem Ausführungsbeispiel über nahezu die gesamte Bodenfläche 228 jeweils eine konstante Tiefe T und damit eine konstante, lokale Wandstärke im Bereich der Vertiefungen 226 aufweisen.In this illustration, the depressions 226 according to the invention, which likewise have a substantially bone-shaped but in this case unspecified circumferential contour, can be recognized particularly well. The recesses 226 each have a bottom surface 228, wherein the individual recesses 228 in this embodiment over almost the entire bottom surface 228 respectively a constant depth T and thus have a constant, local wall thickness in the region of the recesses 226.

Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Innenrings in perspektivischer Darstellung, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel die Vertiefungen 326 aufgrund der größeren Anzahl und insbesondere engeren Anordnung der Leitschaufelaufnahmen 324 sich über eine kleinere Fläche erstrecken, jedoch ansonsten ähnlich wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ausgebildet sind. Fig. 7 shows a section of a third embodiment of an inner ring according to the invention in a perspective view, in this embodiment, the recesses 326 extend over a smaller area due to the larger number and in particular narrower arrangement of the Leitschaufelaufnahmen 324, but otherwise similar to the embodiments described above.

Sämtliche der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Innenringen haben gemein, dass die Vertiefungen 126, 226, 326, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand der Innenringsegmente 120, 220, 320 bzw. der zugehörigen Innenringe, jeweils auf einer von den Leitschaufeln abgewandten Seite des Innenrings angeordnet sind, insbesondere in einer inneren Mantelfläche des Innenrings. Des Weiteren sind sämtliche Vertiefungen 126, 226, 326 jeweils durch Zerspanen in die Innenringsegmente 120, 220, 320, insbesondere durch Fräsen, eingebracht worden.All of the above-described embodiments of inner rings according to the invention have in common that the recesses 126, 226, 326, based on a functional installation state of the inner ring segments 120, 220, 320 and the associated inner rings, respectively arranged on a side facing away from the vanes side of the inner ring, in particular in an inner circumferential surface of the inner ring. Furthermore, all recesses 126, 226, 326 have been introduced by machining into the inner ring segments 120, 220, 320, in particular by milling.

Es hat sich herausgestellt, dass mit einer derartigen Ausgestaltung der Vertiefungen 126, 226, 326 ein besonders vorteilhaftes Aufheizverhalten der Innenringsegmente 120, 220, 320 und damit der zugehörigen Innenringe erreichen lässt, insbesondere ein, in Bezug auf den "Cording-Effekt" verbessertes, insbesondere den "Cording-Effekt" reduzierendes, Aufheizverhalten des jeweiligen Innenrings. Infolgedessen entstehen geringere Leckagen, was sich vorteilhaft auf den Wirkungsgrad und den spezifischen Treibstoffverbrauch des Verdichters auswirkt.It has been found that with such a configuration of the depressions 126, 226, 326, a particularly advantageous heating behavior of the inner ring segments 120, 220, 320 and thus of the associated inner rings can be achieved, in particular one improved with respect to the "cording effect", in particular the "cording effect" reducing, heating behavior of the respective inner ring. As a result, lower leakage occurs, which has an advantageous effect on the efficiency and the specific fuel consumption of the compressor.

Ferner lässt sich auf diese Weise, nämlich insbesondere durch vorbeschriebene Vertiefungen 126, 226,326, eine um etwa 15% reduzierte Biegesteifigkeit gegenüber einem vergleichbaren Innenring ohne Vertiefungen erreichen, wodurch eine weitere Verbesserung des "Cording-Effekts" erreicht werden kann.Furthermore, in this way, namely in particular by means of the above-described recesses 126, 226, 326, a flexural rigidity reduced by about 15% compared to a comparable inner ring without recesses can be achieved, whereby a further improvement of the "cording effect" can be achieved.

Des Weiteren führen die Vertiefungen 126, 226, 326 zu einer vorteilhaften Gewichtsreduktion der Innenringe und damit auch zu einer Gewichtsreduktion der Turbomaschine.Furthermore, the recesses 126, 226, 326 lead to an advantageous weight reduction of the inner rings and thus also to a weight reduction of the turbomachine.

Es 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.It should be noted that the exemplary embodiments are merely examples that are not intended to limit the scope, applications and construction in any way. Rather, the expert is given by the preceding description, a guide for the implementation of at least one exemplary embodiment, with various changes, in particular with regard to the function and arrangement of the components described, can be made without departing from the scope, as it turns out according to the claims and these equivalent combinations of features.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Leitschaufelkranzsegment aus dem Stand der TechnikLeitschaufelkranzsegment from the prior art
1010
Leitschaufelvane
1111
Befestigungszapfen der LeitschaufelFastening peg of the vane
2020
Innenringsegment aus dem Stand der TechnikInner ring segment from the prior art
2121
Dichtungsträgerseal carrier
2222
Dichtstruktursealing structure
2323
Verbindungszapfenconnecting pins
24, 124, 224, 32424, 124, 224, 324
LeitschaufelaufnahmeLeitschaufelaufnahme
2525
Aufnahmebuchsereceiving socket
3030
Rotorrotor
120, 220, 320120, 220, 320
Innenringsegment eines erfindungsgemäßen InnenringsInner ring segment of an inner ring according to the invention
126, 226, 326126, 226, 326
Vertiefungdeepening
127127
Umfangskontur der VertiefungPerimeter contour of the depression
127A, 127B127A, 127B
Umfangskontur der Vertiefung parallel zu einer Umfangskontur einer benachbarten LeitschaufelaufnahmePeripheral contour of the recess parallel to a circumferential contour of an adjacent guide blade receptacle
127C, 127D127C, 127D
Umfangskontur der Vertiefung parallel zu einer Umfangskontur des InnenringsPeripheral contour of the recess parallel to a circumferential contour of the inner ring
228228
Bodenfläche der VertiefungBottom surface of the recess
LL
Drehachse der LeitschaufelRotary axis of the vane
TT
Tiefe der VertiefungDepth of depression
xx
axiale Richtungaxial direction
yy
radiale Richtungradial direction

Claims (15)

Innenring (120, 220, 320) für einen Leitschaufelkranz zur Befestigung an, insbesondere verstellbaren, Leitschaufeln (10) einer Turbomaschine, insbesondere einer Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, wobei der Innenring (120, 220, 320) mehrere in Umfangsrichtung jeweils beabstandet zueinander angeordnete Leitschaufelaufnahmen (124, 224, 324) aufweist, insbesondere Ausnehmungen, welche jeweils zur Aufnahme eines Befestigungselementes (11), insbesondere eines Befestigungszapfens (11), einer Leitschaufel (10) ausgebildet sind, wobei der Innenring (120, 220, 320) zwischen wenigstens zwei benachbarten Leitschaufelaufnahmen (124, 224, 324) wenigstens eine Vertiefung (126, 226, 326) mit einer in radialer Richtung (y) reduzierten Wandstärke gegenüber einem an die Vertiefung (126, 226, 326) angrenzenden Bereich außerhalb von der Vertiefung (126, 226, 326) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (126, 226, 326), bezogen auf eine Rotationsachse der Turbomaschine in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Innenrings (120, 220 ,320) in einer Turbomaschine, in axialer Richtung (x) eine größere Ausdehnung aufweist als in Umfangsrichtung.Inner ring (120, 220, 320) for a vane ring for attachment to, in particular adjustable, guide vanes (10) of a turbomachine, in particular a compressor or turbine stage of a gas turbine, wherein the inner ring (120, 220, 320) in each case a plurality of circumferentially spaced apart arranged Leitschaufelaufnahmen (124, 224, 324), in particular recesses, which in each case for receiving a fastening element (11), in particular a fastening pin (11), a guide vane (10) are formed, wherein the inner ring (120, 220, 320) between at least two adjacent vane receivers (124, 224, 324) have at least one recess (126, 226, 326) with a wall thickness reduced in the radial direction (y) relative to an area adjacent to the recess (126, 226, 326) outside the recess ( 126, 226, 326), characterized in that the recess (126, 226, 326), based on a rotational axis of the turbomachine in a em functionally installed state of the inner ring (120, 220, 320) in a turbomachine, in the axial direction (x) has a greater extent than in the circumferential direction. Innenring (120, 220, 320) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (120, 220, 320) mehrere Vertiefungen (126, 226, 326) aufweist, insbesondere mehrere, jeweils auf einer von den Leitschaufeln abgewandten Seite des Innenrings (120, 220, 320) angeordnete Vertiefungen (126, 226, 326), wobei die Vertiefungen (126, 226, 326), insbesondere wenigsten im Wesentlichen äquidistant, über den Umfang des Innenrings (120, 220, 320) verteilt angeordnet sind.Inner ring (120, 220, 320) according to claim 1, characterized in that the inner ring (120, 220, 320) has a plurality of recesses (126, 226, 326), in particular a plurality, each on a side remote from the guide vanes side of the inner ring ( 120, 220, 320) arranged recesses (126, 226, 326), wherein the recesses (126, 226, 326), in particular at least substantially equidistant, over the circumference of the inner ring (120, 220, 320) are distributed. Innenring (120, 220, 320) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwischen zwei benachbarten Leitschaufelaufnahmen (124, 224, 324) oder benachbarten Gruppen von Leitschaufelaufnahmen (124, 224, 324) genau eine Vertiefung (126, 226, 326) vorgesehen ist, insbesondere jeweils.Inner ring (120, 220, 320) according to claim 1 or 2, characterized in that at least between two adjacent vane seats (124, 224, 324) or adjacent groups of vane seats (124, 224, 324) exactly one recess (126, 226, 326) is provided, in particular in each case. Innenring (120, 220, 320) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Vertiefung (126, 226, 326), bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Innenrings (120, 220, 320) in einer Turbomaschine, auf einer von den Leitschaufeln (10) abgewandten Seite des Innenrings (120, 220, 320) angeordnet ist, insbesondere in einer in radialer Richtung (y) innenliegenden Fläche des Innenrings (120, 220, 320), insbesondere in einer inneren Mantelfläche des Innenrings (120, 220, 320).Inner ring (120, 220, 320) according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one recess (126, 226, 326), based on a functionally installed state of the inner ring (120, 220, 320) in a turbomachine, on a side remote from the guide vanes (10) side of the inner ring (120, 220, 320) is arranged, in particular in a radial direction (y) inner surface of the Inner ring (120, 220, 320), in particular in an inner circumferential surface of the inner ring (120, 220, 320). Innenring (120, 220, 320) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangskontur (127) wenigstens einer Vertiefung (126, 226, 326) zumindest teilweise parallel zu einer Umfangskontur einer benachbarten Ausnehmung verläuft, insbesondere in einem sich im Wesentlichen in axialer Richtung (x) des Innenrings erstreckenden Bereich (127A, 127B) der Umfangskontur (127), bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand in einer Turbomaschine, wobei die Umfangskontur (127) insbesondere zumindest teilweise parallel zu den Umfangskonturen beider benachbarter Ausnehmungen verläuft.Inner ring (120, 220, 320) according to any one of the preceding claims, characterized in that the peripheral contour (127) of at least one recess (126, 226, 326) at least partially parallel to a peripheral contour of an adjacent recess, in particular in a substantially in the axial direction (x) of the inner ring extending portion (127A, 127B) of the peripheral contour (127), based on a functional installation state in a turbomachine, wherein the peripheral contour (127) in particular at least partially parallel to the circumferential contours of both adjacent recesses. Innenring (120, 220, 320) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangskontur (127) wenigstens einer Vertiefung (126, 226, 326) zumindest teilweise parallel zu einer Kontur des Innenrings (120, 220, 320) in Umfangsrichtung des Innenrings (120, 220, 320) verläuft, insbesondere in einem sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Innenrings (120, 220, 320) erstreckenden Bereich (127C, 127D) der Umfangskontur (127), bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand in einer Turbomaschine.Inner ring (120, 220, 320) according to any one of the preceding claims, characterized in that the peripheral contour (127) at least one recess (126, 226, 326) at least partially parallel to a contour of the inner ring (120, 220, 320) in the circumferential direction of the inner ring (120, 220, 320) runs, in particular in a region (127C, 127D) of the circumferential contour (127) extending substantially in the circumferential direction of the inner ring (120, 220, 320), with reference to a functional installation state in a turbomachine. Innenring (120, 220, 320) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Vertiefung (126, 226, 326) eine knochenförmige, knochenformartige, sanduhrförmige oder sanduhrformartige Umfangskontur (127) aufweist, insbesondere bezogen auf eine Projektion der Umfangskontur (127) der Vertiefung (126, 226, 326) in eine Tangentialebene des Innenrings.Inner ring (120, 220, 320) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one depression (126, 226, 326) has a bone-shaped, bone-shaped, hourglass-shaped or hourglass-shaped peripheral contour (127), in particular based on a projection of the circumferential contour ( 127) of the recess (126, 226, 326) in a tangential plane of the inner ring. Innenring (120, 220, 320) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Vertiefung (126, 226, 326) eine vollständig geschlossene oder an wenigstens einem axialen Ende, insbesondere an nur einem axialen Ende, offene Umfangskontur (127) aufweist.Inner ring (120, 220, 320) according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one recess (126, 226, 326) a complete having closed or at least one axial end, in particular at only one axial end, open peripheral contour (127). Innenring (120, 220, 320) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Vertiefung (126, 226, 326) eine Bodenfläche (228) aufweist, wobei die Vertiefung (126, 226, 326) insbesondere wenigstens im Bereich der Bodenfläche (228) zumindest teilweise, insbesondere über die gesamte Bodenfläche (228), eine konstante Tiefe (T) aufweist.Inner ring (120, 220, 320) according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one recess (126, 226, 326) has a bottom surface (228), wherein the recess (126, 226, 326) in particular at least in the region Floor surface (228) at least partially, in particular over the entire bottom surface (228), a constant depth (T). Innenring (120, 220, 320) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (120, 220, 320) ein- oder mehrteilig ausgebildet ist.Inner ring (120, 220, 320) according to one of the preceding claims, characterized in that the inner ring (120, 220, 320) is formed in one or more parts. Innenring (120, 220, 320) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Vertiefung (126, 226, 326) durch ein trennendes Fertigungsverfahren in den Innenring (120, 220, 320) eingebracht worden ist, insbesondere durch eine mechanische Bearbeitung, insbesondere durch Zerspanen.Inner ring (120, 220, 320) according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one recess (126, 226, 326) has been introduced by a separating manufacturing process in the inner ring (120, 220, 320), in particular by a mechanical Machining, in particular by machining. Leitschaufelkranz für eine Turbomaschine, insbesondere eine Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine mit einem Innenring (120, 220, 320) und, insbesondere verstellbaren, Leitschaufeln (10), an denen der Innenring (120, 220, 320) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (120, 220, 320) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.Guide vane ring for a turbomachine, in particular a compressor or turbine stage of a gas turbine with an inner ring (120, 220, 320) and, in particular adjustable, guide vanes (10) on which the inner ring (120, 220, 320) is attached, characterized that the inner ring (120, 220, 320) is designed according to one of claims 1 to 11. Leitschaufelkranz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitschaufelkranz einen Dichtungsträger oder ein Dichtungsträgersegment (21) aufweist, wobei der Dichtungsträger oder das Dichtungsträgersegment (21) auf der von den Leitschaufeln (10) abgewandten Seite am Innenring (120, 220, 320) angeordnet ist und wenigstens eine in einer von den Leitschaufeln (10) abgewandten Fläche angeordnete Vertiefung (126, 226, 326) zumindest teilweise, insbesondere vollständig, abdeckt.Guide vane ring according to claim 12, characterized in that the guide vane ring has a seal carrier or a seal carrier segment (21), wherein the seal carrier or the seal carrier segment (21) on the side facing away from the guide vanes (10) on the inner ring (120, 220, 320) is and at least one in a side facing away from the guide vanes (10) surface arranged recess (126, 226, 326) at least partially, in particular completely covers. Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, mit wenigstens einer Verdichter- oder Turbinenstufe mit einem Innenring (120, 220, 320), dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (120, 220, 320) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.Turbomachine, in particular gas turbine, with at least one compressor or turbine stage with an inner ring (120, 220, 320), characterized that the inner ring (120, 220, 320) is designed according to one of claims 1 to 11. Verfahren zum Herstellen eines Innenrings (120, 220, 320), der nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Vertiefung (126, 226, 326) durch ein trennendes Fertigungsverfahren hergestellt wird, insbesondere durch eine mechanische Bearbeitung, insbesondere durch Zerspanen, insbesondere durch Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide, insbesondere durch Fräsen.Method for producing an inner ring (120, 220, 320), which is designed according to one of claims 1 to 11, characterized in that at least one recess (126, 226, 326) is produced by a separating manufacturing method, in particular by a mechanical machining , in particular by machining, in particular by machining with a geometrically determined cutting edge, in particular by milling.
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