EP3613952A1 - Verstellbare leitschaufelanordnung, leitschaufel, dichtungsträger und turbomaschine - Google Patents

Verstellbare leitschaufelanordnung, leitschaufel, dichtungsträger und turbomaschine Download PDF

Info

Publication number
EP3613952A1
EP3613952A1 EP19191194.0A EP19191194A EP3613952A1 EP 3613952 A1 EP3613952 A1 EP 3613952A1 EP 19191194 A EP19191194 A EP 19191194A EP 3613952 A1 EP3613952 A1 EP 3613952A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
guide vane
seal carrier
inner ring
guide
turbomachine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP19191194.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3613952B1 (de
Inventor
Frank Stiehler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines AG filed Critical MTU Aero Engines AG
Publication of EP3613952A1 publication Critical patent/EP3613952A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3613952B1 publication Critical patent/EP3613952B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/162—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/55—Seals

Definitions

  • the present invention relates to a guide vane arrangement for a turbomachine with an axis of rotation, in particular for a compressor or turbine stage of a gas turbine, the guide vane arrangement comprising a plurality of adjustable guide vanes which are rotatably mounted about an adjustment axis, at least one inner ring segment which is formed separately from the guide vanes and one separately from the latter comprises at least one inner ring segment formed seal carrier.
  • the present invention relates to a guide vane, in particular an adjustable guide vane, for a aforementioned guide vane arrangement and a seal carrier for such a guide vane arrangement.
  • the achievable sealing effect depends largely on the gap widths of the respective sealing gaps that arise during operation.
  • the larger the sealing gaps that result the larger the leaks that occur and, as a result, the resulting losses in efficiency.
  • the overall achievable sealing effect depends in particular on how the guide vanes are each connected with their radially inner end to the inner ring or corresponding inner ring segments, and how the seal carrier, on which a sealing structure for sealing an annular gap around the rotor is generally applied is attached around, designed and stored.
  • a guide vane arrangement according to the invention for a turbomachine with an axis of rotation in particular for a compressor or turbine stage of a gas turbine, comprises a plurality of adjustable guide vanes, in particular in each case rotatably mounted about an adjustment axis, at least one inner ring segment formed separately from the guide vanes and one seal carrier formed separately from the at least one inner ring segment, the at least one inner ring segment being fastened to one or more guide vanes, in particular to at most four guide vanes.
  • the seal carrier is mounted in a spoke-centered manner with respect to the at least one inner ring segment, so that the seal carrier with respect to the at least one inner ring segment in the direction of at least one adjustment axis of at least one guide vane and / or in the radial direction, based on the axis of rotation of the turbomachine, in a functional state of use of the guide vane arrangement in one Turbo machine that is movably mounted.
  • an "adjustable guide vane” is understood to mean a guide vane which is designed for this purpose and in particular is mounted in the guide vane arrangement in such a way that it can be adjusted by rotation about an adjustment axis, in particular its flow angle, the adjustment axis with its Longitudinal axis can coincide, or can also be different from this, the adjustment axis extending in particular essentially in the longitudinal direction of the guide vane.
  • a “seal carrier” in the sense of the present invention is understood to mean a support structure which is designed to be a seal structure, in particular a seal structure which is fundamentally known from the prior art, such as a brush seal structure and / or a fundamentally also known and known from the prior art to hold so-called “honeycomb” structure used in turbomachinery.
  • a "spoke-centered bearing” is understood to mean a bearing which is designed in such a way that the respective component mounted in this way, in the present case in particular the seal carrier, is always about an axis, in particular about a Axis that runs parallel to the axis of rotation of a turbomachine or is centered about the axis of rotation itself, and which also enables compensation in the radial direction, based on the axis of rotation of a turbomachine.
  • a spoke-centered bearing in the sense of the present invention is understood to mean in particular a bearing which in particular has a degree of freedom in the radial direction and which is self-centering with respect to an axis, in particular one parallel to the axis of rotation of a turbomachine extending axis or to the axis of rotation itself acts, similar to a bicycle wheel, in which the hub is supported by spokes in the rim.
  • the "axial” direction refers to a direction parallel to a main rotation or (main) machine axis of the turbomachine, the direction information "circumferential direction” in the present case in the usual manner "Correspondingly, unless explicitly stated otherwise, in particular a different axis, to a direction of rotation about this axis of rotation or (main) machine, the direction" radial ", unless explicitly stated otherwise, in particular another axis a direction perpendicular to the axial and circumferential directions.
  • the spoke-centered mounting of the seal carrier according to the invention enables the seal in the region of the radially inner ends of the guide vanes to be decoupled between the guide vanes and the at least one inner ring segment from the seal with respect to a rotor.
  • a guide vane arrangement according to the invention also has the advantage that the gap between a sealing structure attached to the seal carrier and the rotor can be designed and adjusted almost independently of the at least one inner ring segment and its attachment to the respective guide vanes.
  • the resulting sealing gaps between the at least one inner ring segment and the guide vanes to which the inner ring segment is fastened can be designed separately and independently of the sealing gap between the seal carrier or a sealing structure fastened thereon and the rotor, thereby shortening the tolerance chains to be taken into account, in particular divide, and consequently simplify and, furthermore, less tight tolerances are to be observed overall.
  • a guide vane arrangement according to the invention has, in particular, a plurality of adjustable guide vanes which are arranged distributed in the circumferential direction, in particular uniformly distributed in the circumferential direction, and are each rotatably mounted about an adjustment axis.
  • At least one guide vane is arranged in such a way that, in a functional state of use of the guide vane arrangement in a turbomachine, its adjustment axis by more than 1 °, preferably by more than 2 °, in particular by more than 3 °, at most however, is inclined in the upstream direction by 5 °, in particular at most 4 °, preferably by at most 3 °, from a radial plane extending perpendicular to the axis of rotation of a turbomachine.
  • a separate inner ring segment is in particular assigned to each guide vane.
  • a plurality of guide vanes in particular two or three guide vanes, but in particular, however, at most four guide vanes, are assigned to a common inner ring segment. That is,
  • an inner ring segment is fastened to a plurality of guide vanes, but in particular to a maximum of four guide vanes. Attachment to more than four guide vanes is possible. However, if the inner ring segment is attached to too many guide vanes, thermal stresses can occur, which can only be countered by larger gap dimensions between the inner ring segment and guide vanes, which in most cases will deteriorate the sealing effect, which can be a disadvantage of efficiency and therefore should be avoided.
  • the guide vane arrangement comprises a plurality of inner ring segments which are arranged adjacent to one another in particular in the circumferential direction and in particular form an inner ring.
  • the individual inner ring segments are in particular designed in such a way that they have a type of shroud for delimiting a flow channel, in particular radially inward, which surrounds the guide vanes in the region of their flow profiles, the individual inner ring segments being in particular designed such that an inner shroud that is almost closed in the circumferential direction formed.
  • the individual inner ring segments are, however, in particular arranged at a sufficient distance from one another in the circumferential direction.
  • the seal carrier is in particular spoke center-mounted on the guide vanes and / or the at least one inner ring segment, in particular over at least three bearing points distributed in the circumferential direction, in particular evenly distributed.
  • the seal carrier is mounted in a spoke-centered manner only on the guide vanes.
  • At least one guide vane has at its radially inner end a fastening element, in particular a fastening pin, which extends along the adjustment axis, and the at least one inner ring segment which is fastened to this at least one guide vane, at least one associated, appropriately designed fastening opening, the fastening element of the guide vane, in particular in the direction of the adjustment axis, in particular extending through the at least one associated fastening opening of the inner ring segment.
  • a fastening element in particular a fastening pin
  • the seal carrier can also be mounted on the inner ring segments, in particular on at least three inner ring segments, in a spoke-centered manner, for example as is known from the prior art for a guide vane arrangement with fixed guide vanes and as for example in the EP 2 696 039 A1 described, the corresponding radial grooves being arranged in particular in the circumferential direction between the fastening elements of the guide vanes.
  • the at least one inner ring segment is in this case with a defined one Game in the direction of the adjustment axis attached to one or more guide vanes, that the inner ring segment can be displaced outward in the direction of the adjustment axis within the scope of this play, in particular in such a way that the inner ring segment is in a radial direction Direction can be brought to bear on the associated guide vanes, so that a seal can be formed in the radial direction between the associated guide vanes and the inner ring segment, in particular with a sealing gap with a gap width of zero in the radial direction.
  • the associated guide vanes and the inner ring segment in particular have one or more appropriately designed, in particular radial shoulders and functional surfaces extending to the adjustment axis, in particular sealing surfaces.
  • the at least one inner ring segment is also attached to the respective guide vanes with a defined play in the axial direction and / or in the circumferential direction. In this way, tension, in particular thermally induced tension, can be avoided.
  • the guide vane is guided in the axial direction and / or in the circumferential direction in particular via the fastening elements of the guide vanes received by the seal carrier, with a clearance between the guide vanes and the at least one inner ring segment being greater in the axial direction and / or in the circumferential direction than between the guide vanes and the seal carrier in these directions.
  • the seal carrier has at least one guide vane receptacle, into which the Fastening element, in particular a fastening pin, engages at least one guide vane in such a way that the fastening element of the guide vane is mounted movably with respect to the seal carrier in the guide vane receptacle of the seal carrier along the adjustment axis and / or in the radial direction, based on the state of use of the guide vane arrangement according to the invention in a turbomachine , wherein the guide vane receptacle is formed and arranged in the seal carrier in particular concentrically with at least one fastening opening of at least one inner ring segment.
  • the fastening element of at least one guide vane can be mounted so that it can move in the direction of the adjustment axis of the guide vane or in the radial direction, but at the same time, in particular in the axial direction and in the circumferential direction, relative to the axis of rotation of a turbomachine.
  • This enables a particularly advantageous, spoke-centered mounting of the seal carrier to be formed.
  • the spoke centering with the aid of fastening pins enables this, in particular in comparison to a slot-guided spoke centering, as for example from the EP 2 696 039 A1 is known, a more precise guidance and thus an improved, in particular more accurate centering.
  • the gap widths can be set more precisely as a result.
  • the at least one guide vane receptacle is designed as a cylindrical or cup-shaped or cylinder-like or cup-like recess.
  • at least one guide vane receptacle can also be designed as a frustoconical or conical recess, the fastening element provided for storage in the vane receptacle, in particular the respective fastening pin, in particular correspondingly corresponding, in particular correspondingly complementary, for the design of the vane receptacle.
  • the fastening element of the guide vane engages, in particular in the direction of the adjustment axis, in particular with a defined play in the axial direction and / or in the circumferential direction, into the guide vane receptacle of the seal carrier, the play in the direction of the adjustment axis being dimensioned in particular at least so large that a thermally induced length increase of the guide vane is possible without tension during operation.
  • the play should be selected at most so large that the seal carrier is always securely mounted on the guide blades during operation and in particular that the fastening elements cannot slip out of the guide blade receptacles in the seal carrier.
  • the fastening element in particular in the form of a fastening pin, can also be assigned to the seal carrier and one or more guide vanes can each have a corresponding receptacle for the fastening element, in this case a "seal carrier receptacle" exhibit.
  • the seal carrier of a guide vane arrangement according to the invention can be formed in one part or in several parts and in particular in the circumferential direction and / or in the axial direction or in a direction perpendicular to the adjustment axis of at least one guide vane, in particular all guide vanes, can be axially divided, the individual parts being preferred in the case of a divided seal carrier are connected to one another by means of releasable connecting means, in particular by means of screws or the like.
  • the seal carrier is a circumferentially formed seal carrier ring, wherein the seal carrier ring is formed in one piece in the circumferential direction or has several seal carrier segments that only extend over a part in the circumferential direction, the seal carrier in particular consisting of several, each only is assembled over a part extending in the circumferential direction of the seal carrier segments.
  • the division of the seal carrier in the circumferential direction enables a particularly simple assembly of a guide vane arrangement according to the invention, the individual seal carrier segments being arranged to overlap in particular in the circumferential direction, i.e. preferably by means of an overlap joint and not with a butt joint, the overlap surfaces in particular each being designed as wedge surfaces.
  • the seal carrier i.e. preferably by means of an overlap joint and not with a butt joint, the overlap surfaces in particular each being designed as wedge surfaces.
  • an advantageous flow of force in the seal carrier can be achieved in this way.
  • At least one seal carrier segment or seal carrier part is produced by an additive manufacturing process, in which case the seal carrier segment in particular does not extend over more than a circumferential angle of 60 °.
  • the production by an additive manufacturing process enables a particularly flexible configuration of the seal carrier, since this type of production enables a particularly high degree of geometric freedom with good mechanical and thermal properties at the same time.
  • the seal carrier in particular in the seal carrier ring or at least one seal carrier segment, is divided into at least one upstream seal carrier part and at least one downstream seal carrier part, the seal carrier in particular at least partially along a division plane running parallel to the adjusting axis of the guide vanes and / or is divided into an upstream seal carrier part and a downstream seal carrier part along a radial plane extending perpendicular to the axis of rotation.
  • the seal carrier is divided both in the circumferential direction into seal carrier segments and also in an upstream and one downstream seal carrier part, wherein at least one seal carrier part or seal carrier segments is produced by an additive manufacturing process and / or extends in particular in the circumferential direction at most over a range of a circumferential angle of 60 °.
  • the at least one upstream seal carrier part and at least one downstream seal carrier part are connected to one another, in particular detachably, in particular by means of at least one, by means of at least one connecting means, in particular by means of at least one screw or by means of a rivet or the like Connecting means extending in a direction perpendicular to the parting plane of the seal carrier, wherein the at least one connecting means, based on a state of use of the guide vane arrangement according to the invention in a turbomachine, is arranged offset in the circumferential direction to the fastening elements of the guide vanes and in the radial direction, based on the axis of rotation of the turbomachine , in particular at the level of at least one fastening element of at least one guide vanes.
  • the individual seal carrier parts can be assembled quickly, in particular releasably.
  • connecting means are each arranged in the radial direction at the level of the fastening elements, in particular at the level of the fastening pins, a guide vane arrangement which is particularly compact in the radial direction and saves space can be realized.
  • At least one inner ring segment and the seal carrier overlap, in particular downstream, in relation to a functional installation state in a turbomachine, in the direction of the adjustment axis or in the radial direction, at least partially and in particular form one in relation to one another the axis of rotation of a turbomachine in a functional state of use of the guide vane arrangement, sealing gap acting in the axial direction , wherein the sealing gap itself extends in particular parallel to the adjustment axis of at least one guide vane, in particular parallel to the adjustment axis of the closest guide vane, or in the radial direction.
  • a seal acting in the axial direction can be implemented in a particularly simple manner, in particular additionally, downstream of the guide vane receptacles, which in particular also enables a length compensation of the guide vane or a radial movement of the inner ring segment with respect to the seal carrier without the sealing effect in the axial direction Direction significantly negatively impact. Leakage effects can be reduced even further by the additional sealing, which generally has an advantageous effect on the efficiency of a turbomachine.
  • the at least one inner ring segment and the seal carrier in particular a downstream part of the seal carrier, and in particular in each case downstream of the respective guide vane receptacle, each have a sealing flange which extends in the radial direction with respect to the axis of rotation of a turbomachine, wherein the sealing flange of the inner ring segment extends in particular radially inward, and the sealing flange of the seal carrier in particular radially outward.
  • a particularly good seal in the axial direction can be achieved if the at least one inner ring segment is fastened to the respective guide vane with a defined play in the axial direction, and the play is dimensioned in such a way that there is sufficient space available radially within the inner ring segment Operating pressure, the inner ring segment can be brought into contact with its sealing flange against the sealing flange of the seal carrier in the axial direction within the scope of this play, in particular such that a seal can be formed in the axial direction of the inner ring segment and the seal carrier, in particular with a sealing gap with a gap width of Zero in the axial direction.
  • the guide vane arrangement has at least two inner ring segments which are formed separately from the guide vanes, the at least two inner ring segments being arranged adjacent to one another in the circumferential direction and with a compensating gap in the circumferential direction therebetween, the compensating gap being based on the axis of rotation a turbomachine, in particular in the radial direction, in particular at least one sealing element being arranged between two inner ring segments arranged adjacent in the circumferential direction in the region of the compensating gap, in particular at least for at least partially sealing the compensating gap in the radial direction.
  • the compensating gaps can be used to reduce tensions in the circumferential direction, in particular thermally-induced tensions due to thermally induced expansions of the inner ring segments, or even to avoid them altogether if the compensating gaps are appropriately large.
  • At least one sealing element extends in particular in the circumferential direction and at least partially in the axial direction, at least one sealing element being in particular a sealing strip, in particular a sheet metal strip or the like, in particular made of spring steel, which in particular is accommodated in a correspondingly formed groove in each case by two adjacent inner ring segments is, in particular such that a labyrinth gap is formed between the sealing element and the respective inner ring segment.
  • the guide vane for a turbomachine, which is, in particular, an adjustable guide vane, in particular for a compressor or turbine stage of a gas turbine, in particular for a guide vane arrangement according to the invention
  • the guide vane relating to a functional installation state of the guide vane in a turbomachine and with respect to an axis of rotation of the turbomachine has a radially outer end and a radially inner end, wherein in the region of the radially inner end of the guide vane an inner ring segment can be fastened to the guide vane and the guide vane along its radially inner end has an adjustment axis extending fastening pin, which is designed to cooperate with a fastening recess, in particular a fastening opening, of an inner ring segment which can be fastened to the guide vane, in particular to reach through a fastening opening, according to the invention, in the fastening pin, in each case with respect to the adjustment axis, in particular circumferential, radi
  • the fastening pin of the guide vane borders with its radially outer end to a shoulder with a larger outside diameter, the circumferential radial groove, with respect to the adjustment axis, for Recording the axial securing means with a defined distance in the direction of the radially inner end of the fastening pin from this shoulder of the guide vane is introduced into the fastening pin.
  • the fastening of an inner ring segment to the guide vane can be realized in a particularly simple manner, in particular with a defined play in the direction of the adjustment axis or with a defined play in the radial direction, based on an axis of rotation of a turbomachine.
  • the shoulder has an end face facing the radially inner end of the guide vane and extending in a radial plane perpendicular to the adjustment axis on, wherein the end face is at least partially, preferably completely, formed as a sealing surface.
  • a peripheral surface of the fastening pin is at least partially, preferably completely, as a functional surface on a side of the groove facing away from the shoulder and facing the radially further inward end of the fastening pin or the radially inner end of the guide vane formed, in particular as a guide surface, in particular as a sliding bearing surface.
  • the functional surface is designed in particular for guiding the fastening pin in a guide vane receptacle of a seal carrier, in particular for guiding the fastening pin in a seal carrier according to the invention, it being possible for the guide surface to have a functional coating, in particular a friction-reducing coating and / or a coating for increasing a surface hardness, in particular to prevent and / or reduce or even avoid fretting.
  • a guide vane equipped in this way enables a separation of the seal in the radial direction (via the end face of the shoulder) and a guide by means of different functional surfaces (end face of the shoulder for sealing in the radial direction relative to an inner ring segment, peripheral face of the fastening pin for guiding in the axial direction and circumferential direction) in the direction of the adjustment axis (over the circumferential surface of the fastening pin) and the seal towards the rotor.
  • a particularly good seal between the guide vanes and an associated inner ring segment attached to the guide vanes can be achieved, with in particular a sealing gap in the direction of the adjustment axis and / or in the radial direction, based on the axis of rotation of a turbomachine, almost independently of the current length of the guide vane, ie not significantly changed due to a change in length of the guide vane under temperature, in particular not significantly increased.
  • a sealing gap between a sealing structure held by the seal carrier and the rotor can also be set almost independently of a current guide vane length and thus independently of thermally induced changes in length of the guide vane occurring during operation.
  • a seal carrier according to the invention for a guide vane arrangement in particular for a guide vane arrangement with adjustable guide vanes, in particular a compressor or turbine stage of a gas turbine, in particular for a guide vane arrangement according to the invention, is designed for spoke-centered storage in a guide vane arrangement and, according to the invention, has at least one guide vane receptacle for receiving a fastening element, in particular a fastening pin, an adjustable guide vane, into which the fastening element, in particular a fastening pin, of a guide vane can engage in such a way that the fastening element of the guide vane can move along an adjustment axis or longitudinal axis of the guide vane and / or in the radial direction, based on an axis of rotation of a turbomachine in a functional state of use of the seal carrier in a turbomachine, relative to the seal carrier in the guide blade receptacle of the seal carrier is storable and in particular also rotatable about the adjustment axis.
  • a turbomachine according to the invention in particular a gas turbine, with at least one compressor or turbine stage with a guide vane arrangement with guide vanes has, according to the invention, a guide vane arrangement and / or at least one guide vane according to the invention and / or at least one seal carrier according to the invention.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leitschaufelanordnung (100) für eine Turbomaschine mit einer Rotationsachse, insbesondere für eine Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, eine Leitschaufel (10) und einen Dichtungsträger (20) für eine solche Leitschaufelanordnung (100) sowie eine Turbomaschine mit einer solchen Leitschaufelanordnung (100), wobei die Leitschaufelanordnung (100) mehrere, verstellbare, um eine Verstellachse (V) drehbar gelagerte Leitschaufeln (10), wenigstens ein separat von den Leitschaufeln (10) ausgebildetes Innenringsegment (30) und einen separat von dem wenigstens einen Innenringsegment (30) ausgebildeten Dichtungsträger (20) aufweist, wobei das wenigstens ein Innenringsegment (30) an einer oder mehreren Leitschaufeln (10) befestigt ist, und wobei der Dichtungsträger (20) speichenzentriert gegenüber dem wenigstens einen Innenringsegment (30) gelagert ist, so dass der Dichtungsträger (20) gegenüber dem wenigstens einen Innenringsegment (30) in Richtung wenigstens einer Verstellachse (V) wenigstens einer Leitschaufel (10) und/oder in radialer Richtung, bezogen auf die Rotationsachse der Turbomaschine in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand der Leitschaufelanordnung (100) in einer Turbomaschine, beweglich gelagert ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitschaufelanordnung für eine Turbomaschine mit einer Rotationsachse, insbesondere für eine Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, wobei die Leitschaufelanordnung mehrere, verstellbare, um eine Verstellachse drehbar gelagerte Leitschaufeln, wenigstens ein separat von den Leitschaufeln ausgebildetes Innenringsegment und einen separat von dem wenigstens einen Innenringsegment ausgebildeten Dichtungsträger umfasst.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Leitschaufel, insbesondere eine verstellbare Leitschaufel, für eine vorgenannte Leitschaufelanordnung sowie einen Dichtungsträger für eine solche Leitschaufelanordnung.
  • Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, mit wenigstens einer Verdichter- oder Turbinenstufe mit wenigstens einer Leitschaufelanordnung.
  • Beim Betrieb von Turbomaschinen mit gattungsgemäßen Leitschaufelanordnungen sind unter anderem die Leitschaufelanordnungen thermischen Belastungen ausgesetzt, insbesondere teilweise wechselnden und/oder hohen Temperaturgradienten, insbesondere durch das die Leitschaufelanordnung durchströmende und damit die Innenringsegmente zumindest teilweise anströmende und/oder umströmende Arbeitsfluid und/oder durch, insbesondere schleifende, Dichtungen, die in radialer Richtung zwischen den Leitschaufeln und einem relativ zu diesem drehenden Rotor angeordnet sind. Infolge der thermischen Belastung kann es zu unerwünschten, thermisch bedingten Verformungen von Teilen der Leitschaufelanordnung kommen, insbesondere zu einer Längenänderung der Leitschaufeln und zu einer Ausdehnung in Umfangsrichtung der Innenringsegmente bzw. eines aus diesen gebildeten Innenrings sowie des Dichtungsträgers.
  • Infolgedessen kann es insbesondere zum Aufweiten von Spalten zwischen den einzelnen Bauteilen kommen, insbesondere zwischen den Leitschaufeln und dem Innenring bzw. den entsprechenden Innenringsegmenten, sowie zwischen einer vom Dichtungsträger gehaltenen Dichtstruktur und dem Rotor, und infolgedessen zu unerwünschten Leckagen, welche sich nachteilig auf den Wirkungsgrad der Turbomaschine auswirken können.
  • Die erreichbare Dichtwirkung hängt dabei jeweils maßgeblich von den sich im Betrieb einstellenden Spaltbreiten der jeweiligen Dichtspalte ab. Je größer die Dichtspalte sind, die sich ergeben, umso größer sind in der Regel die auftretenden Leckagen und infolgedessen die auftretenden Wirkungsgradverluste.
  • Die insgesamt erreichbare Dichtwirkung hängt dabei insbesondere zum einen davon ab, wie die Leitschaufeln jeweils mit ihrem radial inneren Ende mit dem Innenring bzw. entsprechenden Innenringsegmenten verbunden sind, und wie der Dichtungsträger, an dem in der Regel eine Dichtstruktur zur Abdichtung eines Ringspalts um den Rotor herum befestigt ist, ausgestaltet und gelagert ist.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Konzepte von Leitschaufelanordnungen bekannt, wobei grundsätzlich zwischen Konzepten für Leitschaufelanordnungen mit festen, d.h. nicht verstellbaren Leitschaufeln, und Konzepten für Leitschaufelanordnungen mit verstellbaren Leitschaufeln zu unterscheiden ist, wobei sowohl für Leitschaufelanordnungen mit festen Leitschaufeln als auch für Leitschaufelanordnungen mit verstellbaren Leitschaufeln jeweils verschiedene Konzepte zur Anbindung bzw. Verbindung zwischen den Leitschaufeln und dem Innenring bzw. entsprechenden Innenringsegmenten sowie hinsichtlich der Anbindung und Lagerung des Dichtungsträgers bekannt sind.
  • Aus der EP 2 722 485 A1 ist beispielsweise eine Leitschaufelanordnung mit verstellbaren Leitschaufeln bekannt, bei welcher der Innenring wenigstens eine sich in axialer Richtung erstreckende Nut aufweist, in welche der Dichtungsträger zur Befestigung am Innenring mit einer Führungsschiene eingreift.
  • Aus der internen betrieblichen Praxis sind ferner Leitschaufelanordnungen mit verstellbaren Leitschaufeln bekannt, bei welchen der Dichtungsträger integral mit dem Innenring oder entsprechenden Innenringsegmenten ausgebildet ist.
  • Darüber hinaus sind Leitschaufelanordnungen mit festen Leitschaufeln bekannt, bei denen der Dichtungsträger speichenzentriert am Innenring gelagert ist, beispielsweise aus der EP 2 696 039 A1 .
  • Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Leitschaufelanordnung, insbesondere eine verbesserte Leitschaufelanordnung, bereitzustellen, bei welcher sich insbesondere die Spaltbreiten der einzelnen Dichtspalte während des Betriebs weniger ändern und welche infolgedessen insbesondere größere Toleranzbereiche ermöglicht sowie insbesondere außerdem eine einfachere Ermittlung der für ein gewünschtes Betriebsverhalten maximal zulässigen Toleranzen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es ferner, eine alternative, insbesondere verbesserte, Leitschaufel sowie einen alternativen, insbesondere verbesserten, Dichtungsträger für eine Leitschaufelanordnung bereitzustellen, sowie eine alternative, insbesondere verbesserte, Turbomaschine.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Leitschaufelanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Leitschaufel gemäß Anspruch 11, durch einen Dichtungsträger gemäß Anspruch 14 und durch eine Turbomaschine gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst eine erfindungsgemäße Leitschaufelanordnung für eine Turbomaschine mit einer Rotationsachse, insbesondere für eine Verdichter-oder Turbinenstufe einer Gasturbine, mehrere, verstellbare, insbesondere jeweils um eine Verstellachse drehbar gelagerte Leitschaufeln, wenigstens ein separat von den Leitschaufeln ausgebildetes Innenringsegment und einen separat von dem wenigstens einen Innenringsegment ausgebildeten Dichtungsträger, wobei das wenigstens eine Innenringsegment an einer oder mehreren Leitschaufeln, insbesondere an höchstens vier Leitschaufeln, befestigt ist.
  • Erfindungsgemäß ist der Dichtungsträger speichenzentriert gegenüber dem wenigstens einen Innenringsegment gelagert, so dass der Dichtungsträger gegenüber dem wenigstens einen Innenringsegment in Richtung wenigstens einer Verstellachse wenigstens einer Leitschaufel und/oder in radialer Richtung, bezogen auf die Rotationsachse der Turbomaschine in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand der Leitschaufelanordnung in einer Turbomaschine, beweglich gelagert ist.
  • Unter einer "verstellbaren Leitschaufel" wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Leitschaufel verstanden, welche dazu ausgebildet ist und insbesondere in der Leitschaufelanordnung derart gelagert ist, dass sie durch Rotation um eine Verstellachse, verstellt werden kann, insbesondere ihr Strömungsanstellwinkel, wobei die Verstellachse mit ihrer Längsachse zusammenfallen kann, oder aber auch von dieser verschieden sein kann, wobei sich die Verstellachse insbesondere im Wesentlichen in Längsrichtung der Leitschaufel erstreckt.
  • Unter einem "Dichtungsträger" im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine Tragstruktur verstanden, welche dazu ausgebildet ist eine Dichtungsstruktur, insbesondere eine aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannte Dichtungsstruktur, wie beispielsweise eine Bürstendichtstruktur und/oder eine aus dem Stand der Technik ebenfalls grundsätzlich bekannte und in Turbomaschinen eingesetzte sogenannte "Honigwaben"-Struktur zu halten.
  • Unter einer "speichenzentrierten Lagerung" wird im Sinne der vorliegenden Erfindung, eine Lagerung verstanden, welche derart ausgestaltet ist, dass sich das jeweilige, auf diese Art und Weise gelagerte Bauteil, im vorliegenden Fall insbesondere der Dichtungsträger, stets um eine Achse, insbesondere um eine Achse, die parallel zur Rotationsachse einer Turbomaschine verläuft oder um die Rotationsachse selbst, zentriert ausrichtet, und welche außerdem einen Ausgleich in radialer Richtung, bezogen auf die Rotationsachse einer Turbomaschine, ermöglicht. D. h. mit anderen Worten, dass unter einer speichenzentrierten Lagerung im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Lagerung verstanden wird, welche insbesondere einen Freiheitsgrad in radialer Richtung aufweist, und welche selbstzentrierend in Bezug auf eine Achse, insbesondere einer parallel zur Rotationsachse einer Turbomaschine verlaufenden Achse oder zur Rotationsachse selbst wirkt, ähnlich wie bei einem Laufrad eines Fahrrads, bei dem die Nabe über Speichen in der Felge gelagert ist.
  • Die Richtungsangabe "axial" bezieht sich, sofern nicht explizit etwas anderes, insbesondere eine andere Achse, angegeben ist, vorliegend in fachüblicher Weise auf eine Richtung parallel zu einer Haupt-Rotations- bzw. (Haupt-)Maschinenachse der Turbomaschine, die Richtungsangabe "Umfangsrichtung" entsprechend, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, insbesondere eine andere Achse, auf eine Rotationsrichtung um diese Rotations- bzw. (Haupt)Maschinenachse, die Richtungsangabe "radial", sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, insbesondere eine andere Achse, auf eine Richtung, die senkrecht auf der axialen und Umfangsrichtung steht. Die Richtungsangabe "tangential" bezieht sich, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, insbesondere eine andere Achse, entsprechend auf eine Richtung, welche senkrecht auf der axialen Richtung gemäß vorgenannter Definition und der radialen gemäß vorgenannter Definition Richtung steht, wobei insbesondere sämtliche Richtungsangaben, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, jeweils auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des entsprechenden Bauteils in einer Turbomaschine bezogen sind.
  • Die erfindungsgemäße, speichenzentrierte Lagerung des Dichtungsträgers ermöglicht eine Entkopplung der Abdichtung im Bereich der radial inneren Enden der Leitschaufeln zwischen den Leitschaufeln und dem wenigstens einen Innenringsegment von der Abdichtung gegenüber einem Rotor.
  • Insbesondere kann mittels der erfindungsgemäßen speichenzentrierten Lagerung des Dichtungsträgers, insbesondere bedingt durch den Freiheitsgrad in radialer Richtung, eine Entkoppelung der Lagerung des Dichtungsträgers in radialer Richtung von dem wenigstens einem Innenringsegment erreicht werden. Infolgedessen kann wenigstens ein Dichtspalt zwischen der Leitschaufel und dem wenigstens einen Innenringsegment unabhängig vom Dichtungsträger und damit auch unabhängig von einem Ringeinem Rotor ausgelegt und eingestellt werden. D.h. eine insbesondere thermisch bedingte Längenänderung der Leitschaufeln führt nicht mehr unbedingt zu einer Änderung der Spaltbreite des Dichtspaltes zwischen dem Dichtungsträger bzw. einer daran befestigten Dichtstruktur und dem Rotor und eine, insbesondere thermisch bedingte,
  • Änderung der Länge des Dichtungsträgers in Umfangsrichtung bzw. seines Durchmessers führt nicht mehr unbedingt zu einer Änderung einer Spaltbreite zwischen einem Innenringsegment und wenigstens einer Leitschaufel.
  • Eine erfindungsgemäße Leitschaufelanordnung hat ferner den Vorteil, dass der Spalt zwischen einer an dem Dichtungsträger befestigten Dichtstruktur und dem Rotor nahezu unabhängig von dem mindestens einen Innenringsegment und dessen Befestigung an den jeweiligen Leitschaufeln ausgestaltet und eingestellt werden kann. Dadurch können die sich ergebenden Dichtspalte zwischen dem wenigstens einen Innenringsegment und den Leitschaufeln, an denen das Innenringsegment befestigt ist, separat und unabhängig vom Dichtspalt zwischen Dichtungsträger bzw. einer daran befestigten Dichtstruktur und dem Rotor ausgelegt werden, wodurch sich die jeweils zu berücksichtigen Toleranzketten verkürzen, insbesondere aufteilen, und infolgedessen vereinfachen und ferner insgesamt weniger enge Toleranzen einzuhalten sind.
  • In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine erfindungsgemäße Leitschaufelanordnung insbesondere mehrere, in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, insbesondere gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, verstellbare, jeweils um eine Verstellachse drehbar gelagerte Leitschaufeln auf.
  • In einer Ausführung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist wenigstens eine Leitschaufel dabei derart angeordnet, dass in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand der Leitschaufelanordnung in einer Turbomaschine ihre Verstellachse um mehr als 1°, bevorzugt um mehr als 2°, insbesondere um mehr als 3°, höchstens jedoch um 5°, insbesondere höchstens um 4°, bevorzugt um höchstens 3°, von einer sich senkrecht zur Rotationsachse einer Turbomaschine erstreckenden Radialebene in Richtung stromaufwärts geneigt ist. Hierdurch lässt sich eine besonders vorteilhafte Kinematik und ein besonders vorteilhaftes Strömungsverhalten erreichen aber dennoch ein noch ausreichendes Spiel in radialer Richtung für eine vorteilhafte, erfindungsgemäße speichenzentrierten Lagerung des Dichtungsträgers aufrechterhalten.
  • In einer Ausführung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dabei insbesondere jeder Leitschaufel ein separates Innenringsegment zugeordnet.
  • In einer alternativen Ausführung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung sind mehrere Leitschaufeln, insbesondere zwei oder drei Leitschaufeln, jedoch insbesondere jedoch höchstens vier Leitschaufeln, einem gemeinsamen Innenringsegment zugeordnet. D. h. in einer alternativen Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein Innenringsegment an mehreren Leitschaufeln befestigt, jedoch insbesondere an höchstens vier Leitschaufeln. Die Befestigung an mehr als vier Leitschaufeln ist zwar möglich. Wird das Innenringsegment jedoch an zu vielen Leitschaufeln befestigt, kann es zu thermisch bedingten Verspannungen kommen, denen nur durch größere Spaltabmessungen zwischen Innenringsegment und Leitschaufeln begegnet werden kann, wodurch sich die Dichtwirkung in den allermeisten Fällen verschlechtern wird, was somit zum Nachteil des Wirkungsgrads sein kann und daher vermieden werden sollte.
  • In einer Ausführung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Leitschaufelanordnung mehrere Innenringsegmente, die insbesondere in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnet sind und insbesondere einen Innenring bilden.
  • Die einzelnen Innenringsegmente sind insbesondere derart ausgebildet, dass sie eine Art Deckband aufweisen zur Begrenzung eines Strömungskanals, insbesondere nach radial innen, der die Leitschaufeln im Bereich ihrer Strömungsprofile umgibt, wobei die einzelnen Innenringsegmente insbesondere derart ausgebildet sind, dass sich ein in Umfangsrichtung nahezu geschlossenes Innendeckband ausbildet. Zur Vermeidung von insbesondere in Umfangsrichtung entstehenden, thermisch bedingten Verspannungen, sind die einzelnen Innenringsegmente insbesondere jedoch in Umfangsrichtung ausreichend beabstandet zueinander angeordnet.
  • In einer Ausführung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Dichtungsträger insbesondere an seinem radial inneren Ende, bezogen auf einen funktionsgemäßen Verwendungszustand der Leitschaufelanordnung in einer Turbomaschine, wenigstens eine Dichtstruktur auf, insbesondere wenigstens eine Bürstendichtstruktur und/oder wenigstens eine Honigwaben-Dichtstruktur zur Abdichtung gegenüber einem um eine Rotationsachse drehbar gelagerten Rotor.
  • In einer Weiterbildung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dabei wenigstens eine Dichtstruktur integral, d. h. einteilig, mit dem Dichtungsträger ausgebildet.
  • In einer weiteren Ausführung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Dichtungsträger dabei insbesondere speichenzentriert an den Leitschaufeln und/oder dem wenigstens einen Innenringsegment gelagert, insbesondere über wenigstens drei in Umfangsrichtung verteilt, insbesondere gleichmäßig verteilt, angeordnete Lagerstellen.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Dichtungsträger dabei nur an den Leitschaufeln speichenzentriert gelagert.
  • Hierdurch kann eine vollständige Entkopplung von dem wenigstens einen Innenringsegment, insbesondere von sämtlichen Innenringsegmenten, erreicht werden und damit eine Entkopplung der Abdichtungen Leitschaufel (n) - Innenringsegment und Dichtungsträger/Dichtungsstruktur - Rotor.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist wenigstens eine Leitschaufel an ihrem radial inneren Ende ein sich entlang der Verstellachse erstreckendes Befestigungselement, insbesondere einen Befestigungszapfen auf, und das wenigstens eine Innenringsegment, das an dieser wenigstens einen Leitschaufel befestigt ist, wenigstens eine zugehörige, entsprechend ausgebildete Befestigungsöffnung, wobei das Befestigungselement der Leitschaufel, insbesondere in Richtung der Verstellachse, insbesondere durch die wenigstens eine, zugehörige Befestigungsöffnung des Innenringsegments hindurchgreift.
  • Hierdurch lässt sich eine besonders vorteilhafte, speichenzentrierte Lagerung des Dichtungsträgers an den Leitschaufeln realisieren. Insbesondere lässt sich hierdurch eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer Leitschaufelanordnung erreichen, da auf diese Weise besonders einfach sowohl eine Befestigung des wenigstens einen Innenringsegments an einer oder mehreren Leitschaufeln erreicht werden kann sowie gleichzeitig eine speichenzentrierte Lagerung des Dichtungsträgers an den Leitschaufeln, nämlich an den radial inneren Enden der Leitschaufeln, welche durch die Befestigungsöffnungen hindurchgreifen.
  • Durch die speichenzentrierte, radial bewegliche Lagerung des Dichtungsträgers an den Leitschaufeln, und damit insbesondere entkoppelt von dem wenigstens einen Innenringsegment, kann eine thermisch bedingte Längenänderung der Leitschaufeln ausgeglichen werden, ohne eine merkliche Zunahme des Dichtspalts zwischen der am Dichtungsträger befestigten Dichtstruktur und dem Rotor. Da das wenigstens eine Innenringsegment erfindungsgemäß an den Leitschaufeln befestigt ist, folgt es der Längenänderung der Leitschaufeln, so dass außerdem eine Vergrößerung der Dichtspaltes zwischen den Leitschaufeln und dem Innenringsegment vermieden werden kann.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Dichtungsträger auch an den Innenringsegmenten, insbesondere an wenigstens drei Innenringsegmenten, speichenzentriert gelagert sein, beispielsweise wie aus dem Stand der Technik für eine Leitschaufelanordnung mit festen Leitschaufeln bekannt und wie beispielsweise in der EP 2 696 039 A1 beschrieben, wobei die entsprechenden Radialnuten dabei insbesondere in Umfangrichtung zwischen den Befestigungselementen der Leitschaufeln angeordnet sind.
  • In einer Ausführung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist wenigstens ein Innenringsegment mittels eines Axialsicherungsmittels an dem Befestigungselement der Leitschaufel befestigt und in Richtung der Verstellachse auf dem Befestigungselement gesichert, insbesondere mit einem definierten Spiel in Richtung der Verstellachse, insbesondere mittels eines Sicherungsringes oder einer Sicherungsscheibe.
  • In einer weiteren Ausführung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das wenigstens eine Innenringsegment dabei derart mit einem definierten Spiel in Richtung der Verstellachse an einer oder mehreren Leitschaufeln befestigt, dass durch einen ausreichenden, in einem Bereich radial innerhalb des Innenringsegments vorhandenen Betriebsdruck das Innenringsegment im Rahmen dieses Spiels in Richtung der Verstellachse nach außen verlagert werden kann, insbesondere derart, dass das Innenringsegment in radialer Richtung an den zugehörigen Leitschaufeln zur Anlage gebracht werden kann, so dass eine Abdichtung in radialer Richtung zwischen den zugehörigen Leitschaufeln und dem Innenringsegment ausgebildet werden kann, insbesondere mit einem Dichtspalt mit einer Spaltbreite von Null in radialer Richtung.
  • Um eine besonders gute Abdichtwirkung zwischen dem Innenringsegment und den zugehörigen Leitschaufeln zu erreichen, insbesondere bei Anlage des Innenringsegments an den zugehörigen Leitschaufeln in radialer Richtung oder in Richtung der Verstellachse, weisen die zugehörigen Leitschaufeln sowie das Innenringsegment insbesondere ein oder mehrere entsprechend ausgebildete, sich insbesondere radial zur Verstellachse erstreckende Absätze und Funktionsflächen auf, insbesondere Dichtflächen.
  • In einer weiteren Ausführung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das wenigstens eine Innenringsegment dabei außerdem mit einem definierten Spiel in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung an den jeweiligen Leitschaufeln befestigt. Hierdurch können Verspannungen, insbesondere thermisch bedingte Verspannungen, vermieden werden.
  • Die Führung der Leitschaufel in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung erfolgt bei einer erfindungsgemäßen Leitschaufelanordnung insbesondere über die vom Dichtungsträger aufgenommenen Befestigungselemente der Leitschaufeln, wobei dazu ein Spiel zwischen den Leitschaufeln und dem wenigstens einen Innenringsegment in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung insbesondere größer ist als zwischen den Leitschaufeln und dem Dichtungsträger in diesen Richtungen.
  • In einer Ausführung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Dichtungsträger wenigstens eine Leitschaufelaufnahme auf, in welche das Befestigungselement, insbesondere ein Befestigungszapfen, wenigstens einer Leitschaufel derart eingreift, dass das Befestigungselement der Leitschaufel entlang der Verstellachse und/oder in radialer Richtung, bezogen auf die Rotationsachse erfindungsgemäßen Verwendungszustand der Leitschaufelanordnung in einer Turbomaschine, beweglich gegenüber dem Dichtungsträger in der Leitschaufelaufnahme des Dichtungsträgers gelagert ist, wobei die Leitschaufelaufnahme im Dichtungsträger insbesondere konzentrisch zu wenigstens einer Befestigungsöffnung wenigstens eines Innenringsegments ausgebildet und angeordnet ist.
  • Hierdurch kann auf besonders einfache Art und Weise das Befestigungselement wenigstens einer Leitschaufel in Richtung der Verstellachse der Leitschaufel oder in radialer Richtung beweglich gelagert werden, aber gleichzeitig, insbesondere in axialer Richtung und in Umfangsrichtung, bezogen auf die Rotationsachse einer Turbomaschine, geführt werden. Hierdurch lässt sich eine besonders vorteilhafte, speichenzentrierte Lagerung des Dichtungsträgers ausbilden. Die Speichenzentrierung mithilfe von Befestigungszapfens ermöglicht dabei, insbesondere im Vergleich zu einer nutengeführten Speichenzentrierung, wie sie beispielsweise aus der EP 2 696 039 A1 bekannt ist, eine präzisere Führung und damit eine verbesserte, insbesondere genauere Zentrierung. Hierdurch lassen sich im Ergebnis die Spaltbreiten präziser einstellen.
  • In einer bevorzugten Ausführung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die wenigstens eine Leitschaufelaufnahme als zylindrische oder becherförmige oder zylinderartige oder becherartige Vertiefung ausgebildet. Alternativ kann wenigstens eine Leitschaufelaufnahme auch als kegelstumpfförmige oder kegelförmige Vertiefung ausgebildet sein, wobei das zur Lagerung in der Leitschaufelaufnahme vorgesehene Befestigungselement, insbesondere der jeweilige Befestigungszapfen, insbesondere entsprechend korrespondierend, insbesondere entsprechend komplementär, zur Ausgestaltung der Leitschaufelaufnahme ausgebildet ist.
  • In einer Ausführung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung greift das Befestigungselement der Leitschaufel, insbesondere in Richtung der Verstellachse, insbesondere mit definiertem Spiel in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung, in die Leitschaufelaufnahme des Dichtungsträgers ein, wobei das Spiel in Richtung der Verstellachse insbesondere mindestens so groß bemessen ist, dass eine thermisch bedingte Längenzunahme der Leitschaufel im Betrieb verspannungsfrei möglich ist. Es versteht sich von selbst, dass das Spiel jeweils höchstens so groß gewählt werden sollte, dass der Dichtungsträger während des Betriebs stets sicher an den Leitschaufeln gelagert ist und insbesondere ein Herausrutschen der Befestigungselemente aus den Leitschaufelaufnahmen im Dichtungsträger ausgeschlossen ist.
  • In einer alternativen, aber ebenfalls denkbaren Ausgestaltung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Befestigungselement, insbesondere in Form eines Befestigungszapfens, auch dem Dichtungsträger zugeordnet sein und ein oder mehrere Leitschaufeln können jeweils eine entsprechende Aufnahme für das Befestigungselement, in diesem Fall eine "Dichtungsträgeraufnahme" aufweisen.
  • Der Dichtungsträger einer erfindungsgemäßen Leitschaufelanordnung kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein und insbesondere in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung oder in einer Richtung senkrecht zur Verstellachse wenigstens einer Leitschaufel, insbesondere sämtlicher Leitschaufeln, axial geteilt sein, wobei im Fall eines geteilten Dichtungsträgers die einzelnen Teile bevorzugt mittels lösbarer Verbindungsmittel, insbesondere mittels Schrauben oder dergleichen, miteinander verbunden sind.
  • In einer Ausführung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Dichtungsträger ein umlaufend ausgebildeter Dichtungsträgerring, wobei der Dichtungsträgerring in Umfangsrichtung einteilig ausgebildet ist oder mehrere, sich nur jeweils über einen Teil in Umfangsrichtung erstreckende Dichtungsträgersegmente aufweist, wobei der Dichtungsträger insbesondere aus mehreren, sich nur jeweils über einen Teil in Umfangsrichtung erstreckenden Dichtungsträgersegmenten zusammengesetzt ist.
  • Die Teilung des Dichtungsträgers in Umfangsrichtung ermöglicht eine besonders einfache Montage einer erfindungsgemäßen Leitschaufelanordnung, wobei die einzelnen Dichtungsträgersegmente insbesondere in Umfangsrichtung jeweils überlappend angeordnet sind, d.h. bevorzugt mittels eines Überlappstoßes und nicht mit einem Stumpfstoß, wobei die Überlappungsflächen insbesondere jeweils als Keilflächen ausgebildet sind. Hierdurch kann eine besonders gute Abdichtung in Axialrichtung am Dichtungsträger erreicht werden. Ferner lässt sich auf diese Weise ein vorteilhafter Kraftfluss im Dichtungsträger erreichen.
  • In einer Weiterbildung eine Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist wenigstens ein Dichtungsträgersegment oder Dichtungsträgerteil durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt, wobei sich in diesem Fall das Dichtungsträgersegmente insbesondere nicht über mehr als einen Umfangswinkel von 60° erstreckt. Die Herstellung durch ein additives Fertigungsverfahren ermöglicht eine besonders flexible Ausgestaltung des Dichtungsträgers, da diese Art der Herstellung eine besonders große geometrische Freiheit ermöglicht bei gleichzeitig guten mechanischen und thermischen Eigenschaften.
  • In einer Ausführung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Dichtungsträger, insbesondere in Dichtungsträgerring oder wenigstens ein Dichtungsträgersegment, in wenigstens einen stromaufwärtigen Dichtungsträgerteil und wenigstens einen stromabwärtigen Dichtungsträgerteil geteilt, wobei der Dichtungsträger insbesondere zumindest teilweise entlang einer parallel zur Verstellachse der Leitschaufeln verlaufenden Teilungsebene und/oder entlang einer sich senkrecht zur Rotationsachse erstreckenden Radialebene in einen stromaufwärtigen Dichtungsträgerteil und einen stromabwärtigen Dichtungsträgerteil geteilt ist.
  • Dies ermöglicht ein besonders einfaches Einbringen der Leitschaufelaufnahmen in den Dichtungsträger sowie eine besonders einfache Montage.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Dichtungsträger sowohl in Umfangsrichtung in Dichtungsträgersegmente geteilt als auch in einen stromaufwärtigen und einen stromabwärtigen Dichtungsträgerteil, wobei mindestens ein Dichtungsträgerteil oder Dichtungsträgersegmenten durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt ist und/oder sich insbesondere in Umfangsrichtung sich höchstens über einen Bereich von einem Umfangswinkel von 60° erstreckt.
  • In einer Weiterbildung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, sind der wenigstens einen stromaufwärtigen Dichtungsträgerteil und wenigstens ein stromabwärtige Dichtungsträgerteil mittels wenigstens eines Verbindungsmittels, insbesondere mittels wenigstens einer Schraube oder mittels eines Niets oder dergleichen, miteinander verbunden, insbesondere lösbar, insbesondere mittels wenigstens eines, sich in einer Richtung senkrecht zur Teilungsebene des Dichtungsträgers erstreckenden Verbindungsmittels, wobei das wenigstens eine Verbindungsmittel, bezogen auf ein erfindungsgemäßen Verwendungszustand der Leitschaufelanordnung in einer Turbomaschine, in Umfangsrichtung versetzt zu den Befestigungselementen der Leitschaufeln angeordnet ist und sich in radialer Richtung, bezogen auf die Rotationsachse der Turbomaschine, insbesondere auf Höhe wenigstens eines Befestigungselements wenigstens einer Leitschaufeln befindet.
  • Insbesondere mit Schrauben lassen sich die einzelnen Dichtungsträgerteile schnell zu, Dichtungsträger zusammensetzen, insbesondere lösbar.
  • Sind die Verbindungsmittel dabei jeweils in radialer Richtung auf Höhe der Befestigungselemente, insbesondere auf Höhe der Befestigungszapfen, angeordnet, kann eine in radialer Richtung besonders kompakte, bauraumsparende Leitschaufelanordnung realisiert werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung überlappen sich wenigstens ein Innenringsegment und der Dichtungsträger, insbesondere stromabwärts, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand in einer Turbomaschine, in Richtung der Verstellachse oder in radialer Richtung zumindest teilweise und bilden insbesondere zwischen sich einen, bezogen auf die Rotationsachse einer Turbomaschine in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand der Leitschaufelanordnung, in axialer Richtung abdichtend wirkenden Dichtspalt aus, wobei sich der Dichtspalt selbst insbesondere parallel zur Verstellachse wenigstens einer Leitschaufel, insbesondere parallel zur Verstellachse der am nächsten liegenden Leitschaufel, oder in radialer Richtung erstreckt.
  • Dadurch kann auf besonders einfache Art und Weise, insbesondere zusätzlich, eine in axialer Richtung wirkende Abdichtung realisiert werden, insbesondere stromabwärts der Leitschaufelaufnahmen, welche insbesondere außerdem einen Längenausgleich der Leitschaufel bzw. eine radiale Bewegung des Innenringsegments gegenüber dem Dichtungsträger ermöglicht, ohne die Dichtwirkung in axialer Richtung nennenswert negativ zu beeinflussen. Durch die zusätzliche Abdichtung können Leckageeffekte noch weiter reduziert werden, was sich in der Regel vorteilhaft auf den Wirkungsgrad einer Turbomaschine auswirkt.
  • Zur Ausbildung der axialen Abdichtung weisen das wenigstens eine Innenringsegment und der Dichtungsträger, insbesondere ein stromabwärtiger Teil des Dichtungsträgers, und insbesondere jeweils stromabwärts von der jeweiligen Leitschaufelaufnahme, jeweils einen sich, bezogen auf die Rotationsachse einer Turbomaschine, in radialer Richtung erstreckenden Dichtflansch auf, wobei sich der Dichtflansch des Innenringsegments insbesondere radial nach innen erstreckt, und der Dichtflansch des Dichtungsträgers insbesondere radial nach außen.
  • Eine besonders gute Abdichtung in axialer Richtung kann erreicht werden, wenn das wenigstens eine Innenringsegment mit einem definierten Spiel in axialer Richtung an den jeweiligen Leitschaufel befestigt ist, und das Spiel derart bemessen ist, dass durch einen ausreichenden, in einem Bereich radial innerhalb des Innenringsegments vorhandenen Betriebsdruck das Innenringsegment im Rahmen dieses Spiels in axialer Richtung mit seinem Dichtflansch gegen den Dichtflansch des Dichtungsträger zur Anlage gebracht werden kann, insbesondere derart, dass eine Abdichtung in axialer Richtung dem Innenringsegment und dem Dichtungsträger ausgebildet werden kann, insbesondere mit einem Dichtspalt mit einer Spaltbreite von Null in axialer Richtung.
  • In einer weiteren Ausgestaltung einer Leitschaufelanordnung gemäß der vorliegenden weist die Leitschaufelanordnung wenigstens zwei separat von den Leitschaufeln ausgebildete Innenringsegmente auf, wobei die wenigstens zwei Innenringsegmente in Umfangsrichtung benachbart zueinander und mit einem Ausgleichsspalt in Umfangsrichtung dazwischen angeordnet sind, wobei sich der Ausgleichsspalt, bezogen auf die Rotationsachse einer Turbomaschine, insbesondere in radialer Richtung erstreckt, wobei zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbart angeordneten Innenringsegmenten im Bereich des Ausgleichsspalts insbesondere wenigstens ein Dichtelement angeordnet ist, insbesondere wenigstens zur zumindest teilweisen Abdichtung des Ausgleichsspalts in radialer Richtung.
  • Durch die Ausgleichsspalte lassen sich Verspannungen in Umfangsrichtung, insbesondere thermisch bedingte Verspannungen infolge von thermisch bedingten Ausdehnungen der Innenringsegmente reduzieren bzw. bei entsprechend große gewählten Ausgleichsspalten sogar ganz vermeiden.
  • Mittels des wenigstens einen, im Ausgleichsspalt angeordneten Dichtelements können Leckagen in diesem Bereich reduziert werden und insbesondere die Abdichtung nach radial innen verbessert werden, was sich vorteilhaft auf den Wirkungsgrad auswirkt.
  • Wenigstens ein Dichtelement erstreckt sich dabei insbesondere in Umfangsrichtung und zumindest teilweise in axialer Richtung, wobei wenigstens ein Dichtelement insbesondere ein Dichtstreifen ist, insbesondere ein Blechstreifen oder dergleichen, insbesondere aus Federstahl, welcher insbesondere jeweils in einer entsprechend ausgebildeten Nut von jeweils zwei aneinander angrenzenden Innenringsegmenten aufgenommen ist, insbesondere derart, dass sich jeweils ein Labyrinthspalt zwischen dem Dichtelement und dem jeweiligen Innenringsegment ausbildet.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Leitschaufel für eine Turbomaschine, die insbesondere eine verstellbare Leitschaufel ist, insbesondere für eine Verdichter-oder Turbinenstufe einer Gasturbine, insbesondere für eine erfindungsgemäße Leitschaufelanordnung, wobei die Leitschaufel, bezogen auf ein funktionsgemäßen Einbauzustand der Leitschaufel in einer Turbomaschine und bezogen auf eine Rotationsachse der Turbomaschine, ein radial äußeres Ende und ein radial inneres Ende aufweist, wobei im Bereich des radial inneren Endes der Leitschaufel ein Innenringsegment an der Leitschaufel befestigt werden kann und die Leitschaufel an ihrem radial inneren Ende einen sich entlang einer Verstellachse erstreckenden Befestigungszapfen aufweist, der dazu ausgebildet ist, mit einer Befestigungsausnehmung, insbesondere einer Befestigungsöffnung, eines an der Leitschaufel befestigbaren Innenringsegments zusammenzuwirken, insbesondere durch eine Befestigungsöffnung hindurchzugreifen, ist in den Befestigungszapfen erfindungsgemäß eine, jeweils bezogen auf die Verstellachse, insbesondere umlaufende, radiale Nut zur Aufnahme eines Axialsicherungsmittels, insbesondere eines Sicherungsrings oder einer Sicherungsscheibe, eingebracht.
  • Dies ermöglicht auf eine ganz einfache und robuste Art und Weise eine Befestigung eines Innenringsegments an der Leitschaufel.
  • In einer Ausführung einer Leitschaufel gemäß der vorliegenden Erfindung grenzt der Befestigungszapfen der Leitschaufel, bezogen auf die Rotationsachse einer Turbomaschine, mit seinem radial weiter außen liegenden Ende an einen Absatz mit einem größeren Außendurchmesser an, wobei die, bezogen auf die Verstellachse, umlaufende radiale Nut zur Aufnahme des Axialsicherungsmittels mit einem definierten Abstand in Richtung des radial weiter innen liegenden Endes des Befestigungszapfens von diesem Absatz der Leitschaufel in den Befestigungszapfen eingebracht ist.
  • Hierdurch kann besonders einfach die Befestigung eines Innenringsegments an der Leitschaufel realisiert werden, insbesondere mit einem definierten Spiel in Richtung der Verstellachse bzw. mit einem definierten Spiel in radialer Richtung, bezogen auf eine Rotationsachse einer Turbomaschine.
  • In einer weiteren Ausgestaltung einer Leitschaufel gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Absatz eine dem radial inneren Ende der Leitschaufel zugewandte und sich in einer Radialebene senkrecht zur Verstellachse erstreckende Stirnfläche auf, wobei die Stirnfläche zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, als Dichtfläche ausgebildet ist.
  • Hierdurch kann auf besonders einfache Art und Weise eine gute Abdichtung zwischen der Leitschaufel und dem wenigstens einen Innenringsegment in radialer Richtung, bezogen auf eine Rotationsachse bzw. in Richtung der Verstellachse, erreicht werden, wodurch sich Leckagen reduzieren lassen, was sich vorteilhaft auf den Wirkungsgrad auswirkt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Leitschaufel gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Umfangsfläche des Befestigungszapfens dabei auf einer vom Absatz abgewandten und dem radial weiter innen liegenden Ende des Befestigungszapfens bzw. dem radial inneren Ende der Leitschaufel zugewandten Seite der Nut zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, als Funktionsfläche ausgebildet, insbesondere als Führungsfläche, insbesondere als Gleitlagerfläche. Die Funktionsfläche ist dabei insbesondere zur Führung des Befestigungszapfens in einer Leitschaufelaufnahme eines Dichtungsträgers ausgebildet, insbesondere zur Führung des Befestigungszapfens in einem erfindungsgemäßen Dichtungsträger, wobei die vom Führungsfläche eine Funktionsbeschichtung aufweisen kann, insbesondere eine reibwertreduzierende Beschichtung und/oder eine Beschichtung zur Erhöhung einer Oberflächenhärte, insbesondere um Fretting (Reibverschleißt) vorzubeugen und/oder zu reduzieren oder sogar ganz zu vermeiden.
  • Hierdurch kann auf besonders einfache Art und Weise eine gute Führung der Leitschaufel in Richtung der Verstellachse oder in radialer Richtung, bezogen auf die Rotationsachse einer Turbomaschine, in einem Dichtungsträger erreicht werden.
  • Ferner ermöglicht eine derartig ausgestattete Leitschaufel durch unterschiedliche Funktionsflächen (Stirnfläche des Absatzes zur Abdichtung in radialer Richtung gegenüber einem Innenringsegment, Umfangsfläche des Befestigungszapfens zur Führung in axialer Richtung und Umfangsrichtung) eine Trennung der Abdichtung in radialer Richtung (über die Stirnfläche des Absatzes) und einer Führung in Richtung der Verstellachse (über die Umfangsfläche des Befestigungszapfens) und der Abdichtung gegenüber dem Rotor. Hierdurch kann zum einen eine besonders gute Abdichtung zwischen den Leitschaufeln und einem zugehörigen, an den Leitschaufeln, befestigten Innenringsegment erreicht werden, wobei insbesondere ein Dichtspalt in Richtung der Verstellachse und/oder in radialer Richtung, bezogen auf die Rotationsachse einer Turbomaschine, nahezu unabhängig von der aktuellen Länge der Leitschaufel ist, d. h. sich auch infolge einer Längenänderung der Leitschaufel unter Temperatur nicht nennenswert verändert, insbesondere nicht nennenswert vergrößert. Zum anderen kann ein Dichtspalt zwischen einer vom Dichtungsträger gehaltenen Dichtstruktur und dem Rotor ebenfalls nahezu unabhängig von einer aktuellen Leitschaufellänge und damit unabhängig von im Betrieb auftretenden thermisch bedingten Längenänderungen der Leitschaufel, eingestellt werden.
  • Ein erfindungsgemäßer Dichtungsträger für eine Leitschaufelanordnung, insbesondere für eine Leitschaufelanordnung mit verstellbaren Leitschaufeln, insbesondere einer Verdichter-oder Turbinenstufe einer Gasturbine, insbesondere für eine erfindungsgemäße Leitschaufelanordnung, ist zur speichenzentrierten Lagerung in einer Leitschaufelanordnung ausgebildet und weist erfindungsgemäß wenigstens eine Leitschaufelaufnahme zur Aufnahme eines Befestigungselements, insbesondere eines Befestigungszapfens, einer verstellbaren Leitschaufel auf, in welche das Befestigungselement, insbesondere ein Befestigungszapfen, einer Leitschaufel derart eingreifen kann, dass das Befestigungselement der Leitschaufel beweglich entlang einer Verstellachse oder Längsachse der Leitschaufel und/oder in radialer Richtung, bezogen auf eine Rotationsachse einer Turbomaschine in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand des Dichtungsträgers in einer Turbomaschine, gegenüber dem Dichtungsträger in der Leitschaufelaufnahme des Dichtungsträgers lagerbar ist und insbesondere außerdem drehbar um die Verstellachse. Hierdurch kann auf besonders einfache Art und Weise eine speichenzentrierte Lagerung des Dichtungsträgers, insbesondere an den Leitschaufeln, realisiert werden.
  • Eine erfindungsgemäße Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, mit wenigstens einer Verdichter-oder Turbinenstufe mit einer Leitschaufelanordnung mit Leitschaufeln weist erfindungsgemäß eine erfindungsgemäße Leitschaufelanordnung und/oder wenigstens eine erfindungsgemäße Leitschaufel und/oder wenigstens einen erfindungsgemäßen Dichtungsträger auf.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigen stark schematisiert:
    • Fig. 1
    eine Prinzipdarstellung eines Ausschnitts eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Leitschaufelanordnung mit einer erfindungsgemäßen Leitschaufel und einem erfindungsgemäßen Dichtungsträger mit Blick in Umfangsrichtung und
    Fig. 2
    die Leitschaufelanordnung aus Fig. 1 in abgewickelten Darstellung mit Blick in axialer Richtung, jedoch ohne den Dichtungsträger.
  • Fig. 1 zeigt eine stark schematisierte Prinzipdarstellung eines Ausschnitts eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Leitschaufelanordnung 100 mit Blick in Umfangsrichtung U auf die Leitschaufelanordnung 100, wobei die Leitschaufelanordnung 100 eine erfindungsgemäße, verstellbare Leitschaufel 10 mit einem an ihrem radial inneren Ende ausgebildeten Befestigungszapfen 11 aufweist, ein an der Leitschaufel 10 befestigtes Innenringsegment 30 sowie einen am Befestigungszapfen 11 in radialer Richtung R beweglich gelagerten, erfindungsgemäßen Dichtungsträger 20.
  • Die Leitschaufel 10 ist dabei um eine Verstellachse V, welche in diesem Fall in radialer Richtung R verläuft, aber auch geneigt zu dieser verlaufen könnte, insbesondere um wenige Grad, drehbar ausgebildet und drehbar gegenüber dem Innenringsegment 30 gelagert sowie drehbar vom Dichtungsträger 20 aufgenommen.
  • Am radial inneren Ende des Dichtungsträgers 20 ist zur Abdichtung gegenüber einem hier nicht dargestellten Rotor eine auf aus dem Stand der Technik bekannte Art und Weise ausgebildete Dichtungsstruktur 21 in Form von einer Honigwaben-Dichtstruktur 21 angeordnet, welche bei diesem Ausführungsbeispiel, insbesondere integral mit dem stromabwärtigen Dichtungsträgerteil 20B ausgebildet ist.
  • Zur Festlegung des Innenringsegments 30 an der Leitschaufel 10 ist in den Befestigungszapfen 11 eine umlaufende Nut 15 eingebracht, in welche ein Axialsicherungsmittel 40 in Form eines Sicherungsrings 40 eingreift, wobei das Innenringsegment 30 mit einem definierten Spiel in Richtung der Verstellachse V an der Leitschaufel 10 befestigt ist.
  • Der Befestigungszapfen 11 grenzt mit seinem radial weiter außen liegenden Ende an einen Absatz 12 mit einem größeren Außendurchmesser an, wobei die, bezogen auf die Verstellachse, umlaufende radiale Nut 15 zur Aufnahme des Axialsicherungsmittels 40 mit einem definierten Abstand in Richtung des radial weiter innen liegenden Endes des Befestigungszapfens 11 von diesem Absatz 12 der Leitschaufel 10 in den Befestigungszapfen 11 eingebracht ist.
  • Das Spiel in Richtung der Verstellachse V zwischen der Leitschaufel 10 und dem Innenringsegment 30 in radialer Richtung, insbesondere im Bereich eines radial abdichtend wirkenden Dichtspalts 13, ist dabei insbesondere derart bemessen, insbesondere im Zusammenhang mit der geometrischen Ausgestaltung des Innenringsegments 30, dass durch Aufbringen eines Betriebsdrucks p1 in einem Bereich radial innerhalb des Innenringsegments 30, das Innenringsegment 30 in Richtung der Verstellachse V nach außen gedrückt werden kann und im Bereich des radial abdichtend wirkenden Dichtspalt 13 zur Anlage an der Leitschaufel 10 gebracht werden kann, wodurch eine besonders gute Abdichtung in radialer Richtung R im Bereich des Dichtspalts 13 erreicht werden kann.
  • Für eine besonders gute Abdichtung weist der Absatz 12 der Leitschaufel eine dem radial inneren Ende der Leitschaufel 10 zugewandte und sich in einer Radialebene senkrecht zur Verstellachse V erstreckende Stirnfläche auf, wobei die Stirnfläche zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, als Dichtfläche ausgebildet ist und eine der beiden Dichtflächen des radial abdichtend wirkenden Dichtspalts 13 bildet. Das Innenringsegment 30 weist zur Befestigung an der Leitschaufel 10 eine hier nicht näher bezeichnete Befestigungsöffnung auf, durch welche das radial innere Ende der Leitschaufel 10, insbesondere der Befestigungszapfen 11, hindurchgreift, wobei die Leitschaufel 10 als Anschlag in radialer Richtung nach radial außen einen entsprechenden Absatz 12 aufweist und das Innenringsegment 30 einen entsprechenden, hier nicht näher bezeichneten Flansch.
  • Der durch die Befestigungsöffnung im Innenringsegment 30 hindurchgreifende Befestigungszapfen 11 ist dabei in einer entsprechend korrespondierend zum Befestigungszapfen 11 ausgebildeten Leitschaufelaufnahme 24 vom Dichtungsträger 20 aufgenommen, wobei die Leitschaufelaufnahme 24 bei diesem Ausführungsbeispiel eine zylinderförmige Vertiefung ist und der Befestigungszapfen 11 ein zylindrischer Befestigungszapfen 11.
  • Der Befestigungszapfen 11 ist dabei mit einem definierten Spiel, symbolisiert durch Führungsspalt 23, in axialer Richtung A und in Umfangsrichtung U in dem Dichtungsträger 20 geführt, wobei dazu sowohl eine Umfangsfläche 27 des Befestigungszapfens 11 als auch eine innere Mantelfläche der Leitschaufelaufnahme 24 jeweils mit einer reibwertereduzierenden Beschichtung versehen sind sowie ferner eine gehärtete Oberfläche aufweisen, um die Gefahr von Fretting (Reibverschleiß) zu reduzieren.
  • Erfindungsgemäß ist der Dichtungsträger 20 dabei in Richtung der Verstellachse V, welche in diesem Fall mit der radialen Richtung R zusammenfällt, speichenzentriert und in Richtung der Verstellachse V beweglich an der Leitschaufel 10 gelagert.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Dichtungsträger 20 dabei zum einen in axialer Richtung A geteilt und weist einen stromaufwärtigen Dichtungsträgerteil 20A und einen stromabwärtigen Dichtungsträgerteil 20B auf, welche jeweils mittels mehrerer in Umfangsrichtung verteilt angeordneter Verbindungsmittel 22 in Form von Schrauben 22 miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsmittel 22 jeweils auf Höhe der Befestigungszapfen 11 in radialer Richtung R angeordnet sind, um eine besonders kompakte und bauraumsparende Ausgestaltung der Leitschaufelanordnung 100 in radialer Richtung R zu ermöglichen (siehe Fig. 2).
  • Zusätzlich zur axialen Teilung des Dichtungsträgers, 20, ist dieser ferner in Umfangsrichtung U in mehrere, nicht erkennbar dargestellte Dichtungsträgersegmente unterteilt, wobei die einzelnen Dichtungsträgersegmente sich dabei jeweils über nicht mehr als einen Umfangswinkelbereich von 55° erstrecken. Die einzelnen Dichtungsträger Teile bzw.-Segmente sind dabei jeweils durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt.
  • Die jeweils in Umfangsrichtung aneinandergrenzenden Dichtungsträgersegmente sind dabei sowohl in axialer Richtung A als auch in Umfangsrichtung U jeweils überlappend zueinander angeordnet, wobei die Dichtungsträgersegmente in den Überlappungsbereichen jeweils keilförmig ausgebildet sind, wodurch sich im Überlappungsbereich eine besonders gute Abdichtwirkung erreichen lässt, insbesondere in axialer Richtung A und in Umfangsrichtung U.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel verbinden die Verbindungsmittel 22 dabei jeweils zwei benachbarte, stromaufwärtige Dichtungsträgerteile 20A miteinander sowie außerdem die zwei zugehörigen, stromabwärtigen Dichtungsträgerteile 20B und diese außerdem mit den zwei stromaufwärtigen Dichtungsträgerteilen 20A. D. h. mit einem Verbindungsmittel 22, insbesondere einer Schraube 22, sind bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leitschaufelanordnung 100 insgesamt vier Einzelteile eines Dichtungsträgers 20 miteinander verbunden.
  • Für eine noch weiter verbesserte Abdichtung weisen der stromabwärtige Dichtungsträgerteil 20B sowie das Innenringsegment 30 jeweils auf ihrer stromabwärtigen Seite einen sich in radialer Richtung erstreckenden Dichtflansch 25 bzw. 35 auf, welche sich in radialer Richtung R und in Umfangsrichtung U überlappen und zwischen sich einen axial wirkenden Dichtspalt 26 ausbilden.
  • Für eine besonders gute Dichtwirkung ist die Leitschaufel 10 im Bereich ihres Absatzes 12 ferner in axialer Richtung A derart mit einem definierten Spiel mit dem Innenträgersegment 30 verbunden, insbesondere mit einem definierten Axialspiel 14, dass durch Aufbringen eines entsprechenden Betriebsdrucks p1 in Verbindung mit den geometrischen Abmessungen des Innenringsegments 30 das Innenringsegment 30 in axialer Richtung A in Richtung des Dichtflansches 25 des Dichtungsträgers 20 verlagert werden kann, insbesondere am Dichtungsträger 20 zur Anlage gebracht werden kann, sodass sich ein axial wirkender Dichtspalt 26 mit einer Spaltbreite von Null einstellt und somit eine Abdichtung eines Strömungskanals, der dazu ausgebildet ist, von einer Heißgasströmung mit Strömungsrichtung HS durchströmt zu werden, nach radial innen gegenüber einem Bereich radial innerhalb des Dichtungsträgers 20 noch weiter verbessert wird. Denn sollte Heißgas durch den radial abdichtend wirkenden Dichtspalt 13 austreten, kann dieses immer noch durch den stromabwärts angeordneten, axial wirkenden Dichtspalt 26 an einem weiteren Austritt nach radial innen gehindert werden.
  • Wie anhand von Fig. 1 gut erkennbar ist, ist bei einer erfindungsgemäßen Leitschaufelanordnung 100 der Dichtungsträger 20 in Richtung der Verstellachse V bzw. in diesem Fall auch in radialer Richtung R, beweglich gegenüber der Leitschaufel 10 sowie dem daran befestigten Innenringsegment 30 gelagert. Kommt es nun in einer Turbomaschine im Betrieb zu einer thermisch bedingten Längenänderung der Leitschaufel 10, kann sich der Befestigungszapfen 11 frei in der Leitschaufelaufnahme 24 in Richtung der Verstellachse V bzw. in radialer Richtung R bewegen, ohne dass dies eine negative Auswirkung auf eine Position der Dichtstruktur 21 und damit auf einen, mit einem hier nicht dargestellten Rotor ausgebildeten Dichtspalt in radialer Richtung hat.
  • Ebenso wenig bewirkt eine Längenänderung der Leitschaufel 10 eine Änderung der Spaltbreite des axial wirkenden Dichtspalts 26 zwischen dem stromabwärtigen Dichtungsträgerteil 20B und dem Innenringsegment 30.
  • Da das Innenringsegment 30 an der Leitschaufel 10 festgelegt ist, folgt es der Längenänderung der Leitschaufel 10, sodass es auch nicht zu einer Veränderung der Spaltbreite des radial abdichtend wirkenden Dichtspalts 13 kommt.
  • Somit ermöglicht eine erfindungsgemäße Leitschaufelanordnung 100 über einen breiten Betriebsbereich hinweg vorteilhafte Spaltbreiten und damit über ein breiten Betriebsbereich hinweg hohe Wirkungsgrade.
  • Ferner bewirkt die erfindungsgemäße, vom Innenringsegment 30 entkoppelte, speichenzentrierte Lagerung des Dichtungsträgers 20 eine Trennung der Toleranzkette und damit eine deutlich vereinfachte Ermittlung der maximal zulässigen Toleranzen, um die jeweils gewünschten maximalen Spaltbreiten zu bestimmen bzw. die für die gewünschten, maximalen Spaltbreiten jeweils maximal zulässigen Toleranzen.
  • Fig. 2 zeigt die Leitschaufelanordnung 100 aus Fig. 1 mit Blick in axialer Richtung A in Strömungsrichtung HS in einem abgewickelten Zustand, wobei in dieser Darstellung insbesondere gut zu erkennen ist, wie jeweils zwei Innenringsegmente 30 in Umfangsrichtung U mit einem definierten Ausgleichsspalt 50 dazwischen, zur Vermeidung von Verspannungen in Umfangsrichtung, zueinander angeordnet sind, wobei im Bereich des Ausgleichsspalts 50 jeweils ein Dichtelement 60 angeordnet ist, insbesondere in Form eines Dichtstreifens 60 aus Federstahl, der jeweils in eine Nut in die beiden benachbarten Innenringsegmente eingebracht ist und sich in axialer Richtung A, insbesondere über die Länge der Innenringsegmente 30 sowie über ein gewisses Stück in Umfangsrichtung U erstreckt, um eine Abdichtung in radialer Richtung R zwischen den Innenringsegmenten 30 zu bewirken. Dabei bildet das Dichtelement 60 jeweils mit dem zugehörigen Innenringsegment 30 einen Labyrinthspalt aus.
  • Ebenfalls gut zu erkennen in dieser Darstellung ist die Position der einzelnen Verbindungselemente 22 jeweils zwischen zwei Leitschaufeln 10 und versetzt zu diesen und insbesondere jeweils auf Höhe der Befestigungszapfen 11 in radialer Richtung R für eine besonders bauraumsparende und kompakte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Leitschaufelanordnung 100 in radialer Richtung.
  • 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.
    • Bezugszeichenliste
    • 100
    erfindungsgemäße Leitschaufelanordnung
    10
    Leitschaufel
    11
    Befestigungszapfen
    12
    Absatz
    13
    radial wirkender Dichtspalt
    14
    Axialspiel
    15
    Nut
    20
    Dichtungsträger
    20A
    stromaufwärtiger Dichtungsträgerteil
    20B
    stromabwärtiger Dichtungsträgerteil
    21
    Dichtstruktur
    22
    Verbindungsmittel (Schraube)
    23
    Führungsspalt
    24
    Leitschaufelaufnahme
    25
    Dichtflansch des Dichtungsträgers
    26
    axial abdichten wirkender Dichtspalt
    27
    Umfangsfläche des Befestigungszapfens (Funktionsfläche)
    30
    Innenringsegment
    35
    Dichtflansch des Innenringsegments
    40
    Sicherungsring
    50
    Ausgleichsspalt
    60
    Dichtelement
    A
    axiale Richtung
    R
    radiale Richtung
    U
    Umfangsrichtung
    HS
    Strömungsrichtung
    p1
    Betriebsdruck
    V
    Verstellachse

Claims (15)

  1. Leitschaufelanordnung (100) für eine Turbomaschine mit einer Rotationsachse, insbesondere für eine Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, umfassend:
    - mehrere, verstellbare, jeweils um eine Verstellachse (V) drehbar gelagerte Leitschaufeln (10),
    - wenigstens ein separat von den Leitschaufeln (10) ausgebildetes Innenringsegment (30) und
    - einen separat von dem wenigstens einen Innenringsegment (30) ausgebildeten Dichtungsträger (20),
    wobei das wenigstens ein Innenringsegment (30) an einer oder mehreren Leitschaufeln (10), befestigt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsträger (20) speichenzentriert gegenüber dem wenigstens einen Innenringsegment (30) gelagert ist, so dass der Dichtungsträger (20) gegenüber dem wenigstens einen Innenringsegment (30) in Richtung wenigstens einer Verstellachse (V), wenigstens einer Leitschaufel (10) und/oder in radialer Richtung (R), bezogen auf die Rotationsachse der Turbomaschine in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand der Leitschaufelanordnung (100) in einer Turbomaschine, beweglich gelagert ist.
  2. Leitschaufelanordnung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsträger (20) speichenzentriert an den Leitschaufeln (10) gelagert ist, insbesondere über wenigstens drei in Umfangsrichtung (U) verteilt angeordnete Lagerstellen.
  3. Leitschaufelanordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Leitschaufel (10) an ihrem radial inneren Ende ein sich entlang der Verstellachse (V) erstreckendes Befestigungselement (11), insbesondere einen Befestigungszapfen (11), aufweist und das wenigstens eine Innenringsegment (30), das an dieser wenigstens einen Leitschaufel (10) befestigt ist, wenigstens eine zugehörige, entsprechend ausgebildete Befestigungsöffnung, wobei das Befestigungselement (11) der Leitschaufel (10) durch die wenigstens eine, zugehörige Befestigungsöffnung des Innenringsegments (30) hindurchgreift.
  4. Leitschaufelanordnung (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Innenringsegment (30) mittels eines Axialsicherungsmittels (40) an dem Befestigungselement (11) befestigt ist und in Richtung der Verstellachse (V) auf dem Befestigungselement (11) gesichert ist, insbesondere mittels eines Sicherungsringes (40) oder einer Sicherungsscheibe.
  5. Leitschaufelanordnung (100) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsträger (20) wenigstens eine Leitschaufelaufnahme (24) aufweist, in welche das Befestigungselement (11), insbesondere ein Befestigungszapfen (11), wenigstens einer Leitschaufel (10) derart eingreift, dass das Befestigungselement (11) der Leitschaufel entlang der Verstellachse (V) und/oder in radialer Richtung (R) beweglich gegenüber dem Dichtungsträger (20) in der Leitschaufelaufnahme (24) des Dichtungsträgers (20) gelagert ist.
  6. Leitschaufelanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsträger (20) ein umlaufend ausgebildeter Dichtungsträgerring ist, wobei der Dichtungsträgerring in Umfangsrichtung (U) zumindest teilweise einteilig ausgebildet ist, oder mehrere, sich nur jeweils über einen Teil in Umfangsrichtung (U) erstreckende Dichtungsträgersegmente aufweist, wobei der Dichtungsträger (20) insbesondere aus mehreren, sich nur jeweils über einen Teil in Umfangsrichtung (U) erstreckenden Dichtungsträgersegmenten zusammengesetzt ist.
  7. Leitschaufelanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsträger (20) in wenigstens einen stromaufwärtigen Dichtungsträgerteil (20A) und wenigstens einen stromabwärtigen Dichtungsträgerteil (20B) geteilt ist, wobei der Dichtungsträger (20) insbesondere zumindest teilweise entlang einer parallel zur Verstellachse (V) der Leitschaufeln (10) verlaufenden Teilungsebene und/oder entlang einer sich senkrecht zur Rotationsachse erstreckenden Radialebene in einen stromaufwärtigen Dichtungsträgerteil (20A) und einen stromabwärtigen Dichtungsträgerteil (20B) geteilt ist.
  8. Leitschaufelanordnung (100) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der stromaufwärtige Dichtungsträgerteil (20A) und der stromabwärtige Dichtungsträgerteil (20B) mittels wenigstens eines Verbindungsmittels (22) miteinander verbunden sind, insbesondere mittels wenigstens eines sich in einer Richtung senkrecht zur Teilungsebene des Dichtungsträgers (20) erstreckenden Verbindungsmittels (22), wobei das wenigstens eine Verbindungsmittel (22), bezogen auf einen funktionsgemäßen Verwendungszustand der Leitschaufelanordnung (100) in einer Turbomaschine, in Umfangsrichtung (U) versetzt zu den Befestigungselementen (11) der Leitschaufeln (10) angeordnet ist und sich in radialer Richtung (R) insbesondere auf Höhe wenigstens eines Befestigungselements (11) wenigstens einer Leitschaufel (10) befindet.
  9. Leitschaufelanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Innenringsegment (30) und der Dichtungsträger (20) sich stromabwärts, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand in einer Turbomaschine, in Richtung der Verstellachse (V) zumindest teilweise überlappen und einen in axialer Richtung (A) abdichtend wirkenden Dichtspalt (26) ausbilden.
  10. Leitschaufelanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufelanordnung (100) wenigstens zwei separat von den Leitschaufeln (10) ausgebildete Innenringsegmente (30) aufweist, wobei die wenigstens zwei Innenringsegmente (30) in Umfangsrichtung (U) benachbart zueinander und mit einem Ausgleichsspalt (50) in Umfangsrichtung (U) dazwischen angeordnet sind, wobei zwischen zwei in Umfangsrichtung (U) benachbart angeordneten Innenringsegmenten (30) im Bereich des Ausgleichsspalts (50) insbesondere wenigstens ein Dichtelement (60) angeordnet ist wenigstens zur zumindest teilweisen Abdichtung des Ausgleichsspalts (50) in radialer Richtung.
  11. Leitschaufel (10) für eine Turbomaschine, insbesondere verstellbare Leitschaufel, insbesondere für eine Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, insbesondere für eine Leitschaufelanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Leitschaufel (10), bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand der Leitschaufel (10) in einer Turbomaschine und bezogen auf eine Rotationsachse der Turbomaschine, ein radial äußeres Ende und ein radial inneres Ende aufweist, wobei im Bereich des radial inneren Endes der Leitschaufel (10) ein Innenringsegment (30) an der Leitschaufel (10) befestigbar ist und die Leitschaufel (10) an ihrem radial inneren Ende einen sich entlang einer Verstellachse (V) erstreckenden Befestigungszapfen (11) aufweist, der dazu ausgebildet ist, mit einer Befestigungsausnehmung, insbesondere einer Befestigungsöffnung, eines an der Leitschaufel (11) befestigbaren Innenringsegments (30) zusammenzuwirken, insbesondere durch eine Befestigungsöffnung hindurchzugreifen, dadurch gekennzeichnet, dass in den Befestigungszapfen (11) eine, bezogen auf die Verstellachse (V), insbesondere umlaufende, radiale Nut (15) zur Aufnahme eines Axialsicherungsmittels (40), insbesondere eines Sicherungsringes (40) oder einer Sicherungsscheibe, eingebracht ist.
  12. Leitschaufel (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungszapfen (11), bezogen auf die Rotationsachse einer Turbomaschine, mit seinem, radial weiter außenliegenden Ende an einen Absatz (12) mit einem größeren Außendurchmesser angrenzt, wobei die umlaufende radiale Nut (15) zur Aufnahme des Axialsicherungsmittels (40) mit einem definierten Abstand in Richtung des radial weiter innenliegenden Endes des Befestigungszapfens (11) von diesem Absatz (12) der Leitschaufel (12) in den Befestigungszapfen (11) eingebracht ist.
  13. Leitschaufel (11) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz (12) eine dem radial inneren Ende der Leitschaufel (10) zugewandte und sich in einer Radialebene senkrecht zur Verstellachse (V) erstreckende Stirnfläche aufweist, wobei die Stirnfläche zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, als Dichtfläche ausgebildet ist.
  14. Dichtungsträger (20) für eine Leitschaufelanordnung (100), insbesondere für eine Leitschaufelanordnung (100) mit verstellbaren Leitschaufeln (10), insbesondere einer Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, insbesondere für eine Leitschaufelanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Dichtungsträger (20) zur speichenzentrierten Lagerung in einer Leitschaufelanordnung (100) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsträger (20) zur speichenzentrierten Lagerung an Leitschaufeln (10) ausgebildet ist und wenigstens eine Leitschaufelaufnahme (24) zur Aufnahme eines Befestigungselements (11), insbesondere eines Befestigungszapfens (11), einer verstellbaren Leitschaufel (10) aufweist, in welche das Befestigungselement (11), insbesondere ein Befestigungszapfen (11), einer Leitschaufel (10) derart eingreifen kann, dass das Befestigungselement (11) der Leitschaufel (10) beweglich entlang einer Verstellachse (V) oder Längsachse der Leitschaufel (10) und/oder in radialer Richtung (R), bezogen auf eine Rotationsachse einer Turbomaschine in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand des Dichtungsträgers (20) in einer Turbomaschine, gegenüber dem Dichtungsträger (20) in der Leitschaufelaufnahme (24) des Dichtungsträgers (20) lagerbar ist, und insbesondere außerdem drehbar um die Verstellachse (V) der Leitschaufel (10).
  15. Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, mit wenigstens einer Verdichter- oder Turbinenstufe mit einer Leitschaufelanordnung (100) mit Leitschaufeln (10), dadurch gekennzeichnet, dass
    die Leitschaufelanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist,
    und/oder
    - wenigstens eine Leitschaufel (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13 und/oder
    - der Dichtungsträger (20) nach Anspruch 14.
EP19191194.0A 2018-08-20 2019-08-12 Verstellbare leitschaufelanordnung, leitschaufel, dichtungsträger und turbomaschine Active EP3613952B1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018213983.0A DE102018213983A1 (de) 2018-08-20 2018-08-20 Verstellbare Leitschaufelanordnung, Leitschaufel, Dichtungsträger und Turbomaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP3613952A1 true EP3613952A1 (de) 2020-02-26
EP3613952B1 EP3613952B1 (de) 2023-10-18

Family

ID=67614451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19191194.0A Active EP3613952B1 (de) 2018-08-20 2019-08-12 Verstellbare leitschaufelanordnung, leitschaufel, dichtungsträger und turbomaschine

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11300004B2 (de)
EP (1) EP3613952B1 (de)
DE (1) DE102018213983A1 (de)
ES (1) ES2965895T3 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114992167A (zh) * 2022-06-27 2022-09-02 哈尔滨工业大学 一种环形叶栅外通道的导叶安装角调节装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4150915A (en) * 1976-12-23 1979-04-24 Caterpillar Tractor Co. Variable geometry turbine nozzle
US4514141A (en) * 1982-04-08 1985-04-30 S.N.E.C.M.A. Safety stop for a variable setting stator blade pivot
US20050084190A1 (en) * 2003-10-15 2005-04-21 Brooks Robert T. Variable vane electro-graphitic bushing
EP2031188A1 (de) * 2007-08-30 2009-03-04 Snecma Verstellbare Turbomaschinenstufe
EP2696039A1 (de) 2012-08-10 2014-02-12 MTU Aero Engines GmbH Gasturbinenstufe
EP2722485A1 (de) 2012-10-22 2014-04-23 MTU Aero Engines GmbH Innenring für einen Leitschaufelkranz mit verstellbaren Leitschaufeln
US20170261003A1 (en) * 2013-11-29 2017-09-14 Snecma Guide device for variable pitch stator vanes of a turbine engine, and a method of assembling such a device

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB853314A (en) * 1956-10-05 1960-11-02 Power Jets Res & Dev Ltd Improvements in or relating to axial flow turbo-machines such as turbines or compressors
US3079128A (en) * 1961-01-23 1963-02-26 Burge Joseph Sealing and securing means for turbomachine blading
US3314654A (en) * 1965-07-30 1967-04-18 Gen Electric Variable area turbine nozzle for axial flow gas turbine engines
US3367628A (en) * 1966-10-31 1968-02-06 United Aircraft Corp Movable vane unit
FR2556410B1 (fr) * 1983-12-07 1986-09-12 Snecma Dispositif de centrage de l'anneau interieur d'un stator a ailettes a calage variable
FR2582720B1 (fr) * 1985-05-29 1989-06-02 Snecma Procede de realisation de pivot d'aube de turbomachine et aube de stator le comportant
GB2210935B (en) * 1987-10-10 1992-05-27 Rolls Royce Plc Variable stator vane assembly
US4990056A (en) * 1989-11-16 1991-02-05 General Motors Corporation Stator vane stage in axial flow compressor
US5421703A (en) * 1994-05-25 1995-06-06 General Electric Company Positively retained vane bushing for an axial flow compressor
FR2723614B1 (fr) * 1994-08-10 1996-09-13 Snecma Dispositif d'assemblage d'un etage circulaire d'aubes pivotantes.
FR2775731B1 (fr) * 1998-03-05 2000-04-07 Snecma Etage circulaire d'aubes aux extremites interieures unies par un anneau de liaison
JP4508482B2 (ja) * 2001-07-11 2010-07-21 三菱重工業株式会社 ガスタービン静翼
US7588415B2 (en) * 2005-07-20 2009-09-15 United Technologies Corporation Synch ring variable vane synchronizing mechanism for inner diameter vane shroud
US7753647B2 (en) * 2005-07-20 2010-07-13 United Technologies Corporation Lightweight cast inner diameter vane shroud for variable stator vanes
FR2890707B1 (fr) * 2005-09-14 2007-12-14 Snecma Douille pour pivot d'aube a angle de calage variable pour turbomachine
FR2941018B1 (fr) * 2009-01-09 2011-02-11 Snecma Aube a calage variable pour etage de redresseur, comprenant une plateforme interne non circulaire
DE102009038623B4 (de) 2009-08-26 2012-01-19 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Leitschaufelkranz für den Verdichter einer Fluggasturbine
EP2696041B1 (de) * 2012-08-07 2020-01-22 MTU Aero Engines AG Leitschaufelkranz einer gasturbine sowie montageverfahren
EP2696043A1 (de) * 2012-08-10 2014-02-12 MTU Aero Engines GmbH Leitschaufelkranz und Strömungsmaschine
DE102013222980A1 (de) * 2013-11-12 2015-06-11 MTU Aero Engines AG Leitschaufel für eine Strömungsmaschine mit einer Dichtungsvorrichtung, Leitrad sowie Strömungsmaschine
EP2884054A1 (de) 2013-12-10 2015-06-17 MTU Aero Engines GmbH Verstellbare Leitschaufel mit Kegelstumpf in einer Lageranordnung
DE102014205986B4 (de) * 2014-03-31 2021-03-18 MTU Aero Engines AG Leitschaufelkranz und Strömungsmaschine
US10208619B2 (en) 2015-11-02 2019-02-19 Florida Turbine Technologies, Inc. Variable low turbine vane with aft rotation axis
DE102016215807A1 (de) * 2016-08-23 2018-03-01 MTU Aero Engines AG Innenring für einen Leitschaufelkranz einer Strömungsmaschine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4150915A (en) * 1976-12-23 1979-04-24 Caterpillar Tractor Co. Variable geometry turbine nozzle
US4514141A (en) * 1982-04-08 1985-04-30 S.N.E.C.M.A. Safety stop for a variable setting stator blade pivot
US20050084190A1 (en) * 2003-10-15 2005-04-21 Brooks Robert T. Variable vane electro-graphitic bushing
EP2031188A1 (de) * 2007-08-30 2009-03-04 Snecma Verstellbare Turbomaschinenstufe
EP2696039A1 (de) 2012-08-10 2014-02-12 MTU Aero Engines GmbH Gasturbinenstufe
EP2722485A1 (de) 2012-10-22 2014-04-23 MTU Aero Engines GmbH Innenring für einen Leitschaufelkranz mit verstellbaren Leitschaufeln
US20170261003A1 (en) * 2013-11-29 2017-09-14 Snecma Guide device for variable pitch stator vanes of a turbine engine, and a method of assembling such a device

Also Published As

Publication number Publication date
ES2965895T3 (es) 2024-04-17
US20200056499A1 (en) 2020-02-20
DE102018213983A1 (de) 2020-02-20
US11300004B2 (en) 2022-04-12
EP3613952B1 (de) 2023-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3056683B1 (de) Axial geteilter Innenring für eine Strömungsmaschine und Leitschaufelkranz
DE10210866C5 (de) Leitschaufelbefestigung in einem Strömungskanal einer Fluggasturbine
EP1148209B1 (de) Zwischenstufendichtungsanordnung
EP2696041B1 (de) Leitschaufelkranz einer gasturbine sowie montageverfahren
EP3153667B1 (de) Sicherungsvorrichtung zur axialen sicherung einer laufschaufel und rotorvorrichtung mit einer derartigen sicherungsvorrichtung
EP3152407B1 (de) Leitschaufelkranz, innenring und strömungsmaschine
EP1653049B1 (de) Leitschaufelring einer Strömungsmaschine und zugehöriges Modifikationsverfahren
EP2344723B1 (de) Gasturbine mit dichtplatten an der turbinenscheibe
EP1860284A1 (de) Gehäuseverbindung
EP2593643B1 (de) Abgasdiffusor für eine gasturbine und verfahren zum betreiben einer gasturbine mit einem solchen abgasdiffusor
EP2360352A2 (de) Schraubenlose Zwischenstufendichtung einer Gasturbine
EP3091188B1 (de) Strömungsmaschine mit einer dichtungseinrichtung
EP2557337A1 (de) Bauelement
DE10122732C2 (de) Anordnung für eine nicht-hermetisch abdichtende Dichtung
EP3613952B1 (de) Verstellbare leitschaufelanordnung, leitschaufel, dichtungsträger und turbomaschine
EP1960636B1 (de) Strömungsmaschine
DE102016107315A1 (de) Rotor mit Überhang an Laufschaufeln für ein Sicherungselement
EP2725200B1 (de) Leitschaufelkranz und Strömungsmaschine
EP2696038B1 (de) Leitschaufelkranz für eine strömungsmaschine
EP3109520A1 (de) Dichtungsträger, leitschaufelkranz und strömungsmaschine
EP2811117A2 (de) Deckbandanordnung für eine Strömungsmaschine
EP2787180A1 (de) Leitschaufelanordnung für eine Turbomaschine
EP3695100B1 (de) Rotor mit dichtelement und dichtring
EP2696043A1 (de) Leitschaufelkranz und Strömungsmaschine
DE102013203870B4 (de) Verdrehsicherung für Turbomaschinen

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20200820

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20201021

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20230515

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 502019009686

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

REG Reference to a national code

Ref country code: LT

Ref legal event code: MG9D

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: MP

Effective date: 20231018

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20231018

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240119

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240218

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20231018

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FG2A

Ref document number: 2965895

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: T3

Effective date: 20240417

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20231018

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240218

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240119

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240118

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240219

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20231018

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20231018

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20231018

Ref country code: NO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240118

Ref country code: LV

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20231018

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20231018