WO2006100237A1

WO2006100237A1 - Wärmestausegment

Info

Publication number: WO2006100237A1
Application number: PCT/EP2006/060905
Authority: WO
Inventors: Alexander Khanin; Edouard Sloutsky
Original assignee: Alstom Technology Ltd
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2006-03-21
Publication date: 2006-09-28
Also published as: ATE453780T1; AU2006226334B2; DE502006005786D1; SI1861585T1; AU2006226334A1; BRPI0609313A2; US20080050224A1; DE102005013797A1; MX2007011754A; AU2006226334B8; US7658593B2; BRPI0609313A8; EP1861585A1; EP1861585B1

Abstract

Beschrieben wird ein Wärmestausegment zum lokalen Abtrennen eines Strömungskanals (K) innerhalb einer Ström ungsrotationsmasch ine, insbesondere Gasturbinenanlage, gegenüber eines den Strömungskanal (K) radial umgebenden Statorgehäuses (2), mit zwei axial gegenüberliegenden Fügekonturen (17, 18), die jeweils in Eingriff mit zwei längs des Strömungskanals (K) axial benachbarten Komponenten (4, 4') bringbar sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine erste (17) der zwei Fügekonturen eine radial orientierte Ausnehmung (27) mit einer konisch geformten Konturfläche (28) aufweist, an die radialwärts ein Befestigungszapfen (31) mit einer konischen Aussenkontur (34) von Seiten einer an die erste Fügekontur (17) benachbart angrenzenden Komponente (4) kraftbeaufschlagt fügbar ist, und dass die erste Fügekontur (17) einen Kragenabschnitt (23) mit einer radial oberen (24) und unteren (25) Kragenoberflächefläche aufweist, der in eine gegenkonturrierte Aufnahmekontur (26) innerhalb der axial benachbarten Komponente (4) durch eine zwischen dem Befestigungszapfen (31) und der konisch geformten Konturfläche (28) wirkenden Fügekraft fügbar ist.

Description

WÄRMESTAUSEGMENT

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wärmestausegment zur lokalen Begrenzung eines Strömungskanals innerhalb einer Strömungsrotationsmaschine, insbesondere einer Gasturbinenanlage, gegenüber eines den Strömungskanal radial umgebenden Statorgehäuses, mit zwei axial gegenüberliegenden Fügekonturen, die jeweils in Eingriff mit zwei längs des Strömungskanals axial benachbarten Komponenten bringbar sind.

Stand der Technik

Wärmestausegmente der vorstehend bezeichneten Gattung sind Teil axial durchströmter Strömungsmaschinen, durch die zur Kompression oder gezielten Expansion gasförmige Arbeitsmedien hindurchströmen und aufgrund ihrer hohen Prozesstemperaturen die mit dem heissen Arbeitsmedien unmittelbar beaufschlagten Anlagenkomponenten thermisch stark belasten. Insbesondere in den Turbinenstufen von Gasturbinenanlagen werden die in Lauf- und Leitschaufelreihen axial hintereinander angeordnete Lauf- und Leitschaufeln mit den in der Brennkammer entstehenden Verbrennungsgasen unmittelbar beaufschlagt. Um zu verhindern, dass die den Strömungskanal durchströmenden Heissgase auch zum Strömungskanal abgewandt gelegene Bereiche innerhalb der Strömungsrotationsmaschine erfassen, sorgen so genannte Wärmestausegmente, die statorseitig zwischen jeweils zwei axial benachbart zueinander angeordneten Leitschaufelreihen vorgesehen sind, für eine möglichst Gas dichte brückenartige Abdichtung zwischen beiden axial benachbart angeordnete Leitschaufelreihen. Entsprechend konzipierte Wärmestausegmente können auch längs der Rotoreinheit eingesetzt werden. Diese sind jeweils zwischen zwei axial benachbarten Laufschaufelreihen rotorseitig anzubringen, um Rotorinterner Bereiche vor einem zu hohen Wärmeeintrag zu bewahren.

Gleichwohl sich die nachstehenden Ausführungen ausschliesslich auf Wärmestausegmente beziehen, die zwischen zwei Leitschaufelreihen angeordnet werden und insofern das statorseitige Gehäuse und die damit verbundenen Komponenten gegenüber dem hitzebelasteten Strömungskanal abzutrennen und entsprechend zu schützen vermögen, ist es ebenso denkbar, die nachfolgenden Massnahmen auch an einem Wärmestausegment vorzusehen, das dem Schutz von mitrotierenden Rotorkomponenten dient und zwischen zwei axial benachbart zueinander angeordneten Laufschaufelreihen einzubringen ist.

Eine an sich bekannte Leitschaufelanordnung mit integriertem Wärmestausegment ist der Teillängsschnittdarstellung gemäss Figur 2 zu entnehmen. Figur 2 stellt einen Teillängsschnitt durch eine Gasturbinenstufe dar, bei der ein Strömungskanal K radial innenliegend von einer Rotoreinheit 1 und radial aussen von einer Statoreinheit 2 begrenzt wird. Drehfest mit der Rotoreinheit 1 ragen Laufschaufeln 3 radialwärts in den Strömungskanal K, der im übrigen axialwärts von Heissgasen mit der gemäss Pfeildarstellung orientierten Strömungsrichtung durchströmt wird.

Radial von aussen wird der Strömungskanal K von statorseitig angebrachten Leitschaufeln 4 begrenzt, deren Leitschaufelblätter 41 radial von aussen in den Strömungskanal K ragen. Die Leitschaufeln 4 weisen zur gasdichten Abtrennung des Strömungskanals K gegenüber den statorseitig angebrachten Komponenten eine Plattform 42 auf, die als einstückiges Bauteil sowohl den axialen Bereich unmittelbar um das Leitschaufelblatt 41 als in Form eines balkonartigen Überhanges 42' den Bereich überdeckt, der sich zwischen zwei Leitschaufelreihen aufspannt und jeweils den Laufschaufelspitzen radial gegenüberliegt. Da die Leitschaufeln 4 in Umfangsrichtung der Gasturbine jeweils in Leitschaufelreihen angeordnet sind, gilt es die innerhalb einer Leitschaufelreihe in Umfangsrichtung jeweils unmittelbar benachbart angeordneten Leitschaufeln 4 längs ihrer axialen Seitenkanten 5 gasdicht miteinander zu verbinden. Hierzu dient eine sich über die gesamte Erstreckung der Seitenkante 5 verlaufende Banddichtung 6, die beidseitig in entsprechende Nuten längs der Seitenkanten zweier benachbarter Leitschaufeln einmündet. Die Banddichtung 6 sorgt insbesondere dafür, dass der Plattform 42 statorseitig zugeführte Kühlluft nicht in den Strömungskanal K entweichen kann und somit durch entsprechende Kühlkanäle innerhalb der Leitschaufel zur effektiven Kühlung aller den Heissgasen exponierten Leitschaufelbereichen zur Verfügung steht.

Der alltägliche Betrieb von Gasturbinenanlagen zeigt jedoch, dass sämtliche Komponenten der Gasturbinenstufe neben thermischen Belastungen auch mechanischen Vibrationen ausgesetzt sind, wodurch beispielsweise auch die Leitschaufeln 4 radial und axial gerichtete kleinste Bewegungen und Erschütterungen erfahren, durch die nicht zuletzt auch die zwischen den Leitschaufeln eingebrachten Banddichtungen geschwächt werden. So entstehen im Wege mechanischer Schwingungsbelastungen innerhalb der Banddichtungen Risse und Brüche, wodurch die Dichtungen regelrecht zu zerbröckeln beginnen. Im Falle einer derartigen Dichtungsschädigung können erhebliche Leckageverluste zwischen den einzelnen Leitschaufelsegmenten auftreten, so dass die zum sicheren Betrieb erforderliche Kühlung der einzelnen Leitschaufeln nicht in einem ausreichenden Masse garantiert werden kann.

Um hierfür Sorge zu tragen gilt es regelmässig Wartungs- und Inspektionsarbeiten an den Leitschaufeln und an den in diesem Bereich vorgesehenen Dichtungsmitteln durchzuführen. Diese Arbeiten setzten jedoch eine vollständige Demontage kompletter Leitschaufelreihen voraus, um letztlich zwischen zwei benachbart innerhalb einer Leitschaufelreihe angeordnete Leitschaufeln vorgesehene Banddichtungen zu ersetzen. Aus der in der Längsschnittdarstellung gemäss Figur 2 entnehmbaren Fügeverbindung zwischen einer Leitschaufel 4 und einer diese tragenden statorseitigen Tragstruktur 7 ist zu ersehen, dass die Leitschaufel 4 über jeweils zwei kragenartig ausgebildete Fügekonturen 8, 9 in Eingriff mit entsprechenden Ausnehmungen 10, 11 innerhalb der Tragstruktur 7 gefügt ist. Zu Montage- bzw. Demontage sind die einzelnen Leitschaufeln 4 in Umfangsrichtung aus bzw. in die nutförmigen Ausnehmungen 10, 11 zu entnehmen bzw. einzuführen. Gilt es jedoch lediglich eine einzige Leitschaufel aus dem Leitschaufelarrangement innerhalb einer Leitschaufelreihe zu entnehmen oder in dieses einzufügen, so ist es erforderlich, zumeist die komplette Laufschaufelreihe oder wenigstens Laufschaufelreihensegmente zu demontieren.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebene im Wege mechanischer Vibrationen sich einstellenden Abnutzungserscheinungen an den zwischen zwei Leitschaufeln vorgesehenen Banddichtungen wirkungsvoll entgegen zu treten. Es soll erreicht werden, dass die Wartungsintervalle, die zur Inspektion dieser Dichtungen erforderlich sind, erheblich verlängert werden. Mithin soll der Montage- sowie Demontageaufwand, der für die Inspektion und gegebenenfalls für den Austausch entsprechender Dichtungsmaterialien erforderlich ist, deutlich reduziert werden. Insbesondere soll es für die Entnahme einzelner Leitschaufeln aus dem Verbund einer Leitschaufelreihe nicht erforderlich sein, die gesamte Leitschaufelreihe oder wenigstens Segmentbereiche der Leitschaufelreihe zu demontieren.

Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung insbesondere unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel zu entnehmen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Idee geht grundsätzlich von einer Separierung der Leitschaufelplattform 42 und dem balkonartig ausgebildeten Plattformabschnitt 42' aus, die gemäß Bilddarstellung in Figur 2 einstückig ausgebildet sind. Es wird vorgeschlagen den sich zwischen zwei Leitschaufelreihen axialwärts erstreckenden Bereich mittels eines separaten, brückenartig ausgebildeten Wärmestausegmentes abzutrennen, d.h. zwischen jeweils zwei axial benachbarten Leitschaufeln erstreckt sich ein Wärmestausegment und grenzt beidseitig möglichst gasdicht an den Leitschaufeln an. In Umfangsrichtung sind korrespondierend zur Anzahl von Leitschaufeln innerhalb einer Leitschaufelreihe entsprechend viele Wärmestausegmente vorgesehen, die dementsprechend eine Wärmestausegmentreihe bilden, längs deren axialen Erstreckung die Laufschaufeln einer Laufschaufelreihe radial innenliegend umlaufen.

Die Ausbildung eines derartigen Wärmestausegmentes als separates Bauteil gegenüber der Leitschaufel verhilft die schädigenden Auswirkungen der betriebsbedingten radialen und axialen Erschütterungen auf die bandförmigen Dichtmittel, die zwischen jeweils in Umfangsrichtung benachbarten Leitschaufeln eingebracht sind, merklich zu reduzieren, zumal die axiale Erstreckung der jeweiligen Banddichtung halbiert ist und separat längs der Seitenkante der Leitschaufelplattform sowie der des Wärmestausegmentes verläuft .

Zudem gilt es, das als separates Bauteil ausgeführte Wärmestausegment derart zwischen zwei axial benachbarte Leitschaufeln derart einzufügen, so dass eine Entnahme einzelner Leitschaufeln aus dem Verbund einer Leitschaufelreihe einzeln, d.h. ohne die Notwendigkeit der Demontage einer vollständigen Leitschaufelreihe möglich wird.

Ein derartiges Wärmestausegment, das grundsätzlich zum lokalen Abtrennen eines Strömungskanals innerhalb einer Strömungsrotationsmaschine, insbesondere einer Gasturbinenanlage, gegenüber eines den Strömungskanal radial umgebenden Statorgehäuses dient, mit zwei axial gegenüberliegenden Fügekonturen, die jeweils in Eingriff mit zwei längs des Strömungskanals axial benachbarten Komponenten, wie insbesondere zweier Leitschaufeln, bringbar sind, ist lösungsgemäss derart ausgebildet, dass eine erste der zwei Fügekonturen eine radial orientierte Ausnehmung mit einer konisch geformten Konturfläche aufweist, an die radialwärts ein Befestigungszapfen mit einer konischen Aussenkontur von Seiten einer an die erste Fügekontur benachbart angrenzenden Komponente kraftbeaufschlagt fügbar ist. Ferner weist die erste Fügekontur einen Kragenabschnitt mit einer radial oberen und unteren Kragenoberfläche auf, der in eine gegenkonturierte Aufnahmekontur innerhalb der axial benachbarten Komponente durch eine zwischen dem Befestigungszapfen und der konisch geformten Konturfläche wirkenden Fügekraft fügbar ist.

Die vorstehend beschriebene lösungsgemässe Fügeverbindung zwischen einem Wärmestausegment und einer sich axial daran anschliessenden Komponente einer Strömungsrotationsmaschine eignet sich in besonders vorteilhafter Weise für den Einsatz zwischen zwei Leitschaufeln längs einer Gasturbinenstufe. Obgleich sich die weiteren Ausführungen unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel auf einen derartigen Einsatzzweck beschränken, kann die lösungsgemässe Fügeverbindung für das Wärmestausegment gleichwohl auch zwischen zwei axial benachbarte Laufschaufeln einer Rotoreinheit angewandt werden. Hierfür sind lediglich konstruktionsbedingte, fachgerechte Anpassungen, die von einem Fachmann ausführbar sind, erforderlich.

Wie im Weiteren unter Bezugnahme auf das dargestellte Ausführungsbeispiel hervorgeht, wird das lösungsgemässe Wärmestausegment lediglich über einen einzigen Fügebereich lösbar fest mit einer axial benachbart angeordneten Leitschaufel verbunden. Der diesem Fügebereich axial gegenüber liegende zweite Fügebereich des Wärmestausegmentes wird hingegen lediglich kraftbeaufschlagt gegen eine radial orientierte Fügefläche an einer statorseitigen Tragstruktur lose angepresst. Gilt es das Wärmestausegment zu entnehmen, so kann die über die lose Pressverbindung mit dem Wärmestausegment in Kontakt stehende Leitschaufel durch blosses axiales Entnehmen separiert werden. Das Wärmestausegment lässt sich hingegen leicht von der anderen Leitschaufel durch Lösen der Fügeverbindung separieren, indem die betreffende Leitschaufel in Umfangsrichtung aus der die Leitschaufel tragenden statorseitigen Tragstruktur entnommen wird, wodurch die Fügeverbindung zum Wärmestausegment selbsttätig gelöst wird. Da sich das lösungsgemässe Wärmestausegment durch konstruktive Besonderheiten hinsichtlich der Fügekonstruktion auszeichnet, wird das lösungsgemässe Wärmestausegment im Weiteren unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a Längsschnittteildarstellung durch eine Leitschaufel-Wärmesegmentanordnung,

Fig. 1 b Detailldarstellung der Fügeverbindung,

Fig. 2 Längsschnittteildarstellung einer Leitschaufelaufhängung innerhalb einer Gasturbinenstufe gemäss Stand der Technik.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit

Figur 1 zeigt eine Teillängsschnittdarstellung durch die statorseitige Aufhängung einer Leitschaufel 4 und einem separat zur Leitschaufel 4 ausgebildeten Wärmestausegment 12. Gleichsam dem eingangs beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäss Figur 2, auf deren Beschreibung auf die Beschreibungseinleitung verwiesen wird, vermögen auch die in der Figur 1a dargestellte Leitschaufel 4 und das sich daran axial anschliessende Wärmestausegment 12 den Strömungskanal K gegenüber den statorseitig angeordneten Komponenten 2 gasdicht abzutrennen.

Auch verläuft längs der Seitenkante 5 der Leitschaufel 4 sowie längs der Seitenkante 13 des Wärmestausegmentes 12 jeweils ein bandförmiges Dichtmittel 6, 14, das jeweils in Eingriff mit einem in Umfangsrichtung benachbart angeordneten Wärmestausegment bzw. einer Leitschaufel steht und auf diese Weise für einen gasdichten Abschluss zwischen dem Strömungskanal K und den statorseitig angeordneten Komponenten 2 sorgt. Insbesondere gilt es, das von dem Wärmestausegment 12 statorseitig eingeschlossene Volumen E, das über einen Kühlluftkanal 15 mit Kühlluft versorgt wird, weitgehend gasdicht gegenüber dem Strömungskanal K abzuschliessen. Nur der guten Ordnung halber wird darauf hingewiesen, dass die Leitschaufel 4 gleichfalls mit Kühlluft versorgt wird, die ihr über den Kühlkanal 16 zugeführt wird. Auch die in diesem Bereich zugeführte Kühlluft gilt es gegenüber dem Strömungskanal K abzudichten, was durch die Banddichtung 6 gewährleistet wird.

Im Gegensatz zu der eingangs beschriebenen bekannten Ausbildungsform der einstückig durchgehenden Bandddichtung weisen die Banddichtungen 6 und 14 der jeweils separat ausgeführten Leitschaufel sowie Wärmestausegment 13 lediglich eine hälftige Länge auf, wodurch die Abnutzung aufgrund der unverändert auftretenden Vibrationen bedingt durch Materialabrieb deutlich geringer in Erscheinung treten. Hierdurch ist es möglich, die Wartungs- und gegebenenfalls Auswechselintervalle für die Banddichtung deutlich zu verlängern.

Um den Montage- bzw. Demontageaufwand für derartige Wartungsarbeiten hingegen zu reduzieren, weist das separat ausgebildete Wärmestausegment 12 eine lösungsgemäss ausgebildete Fügeverbindung zu den axial angrenzenden Leitschaufeln auf, wodurch eine leichte, schnelle und insbesondere vereinzelte Entnahme aus dem Gesamtverbund der Gasturbinenanordnung ermöglicht wird.

Grundsätzlich weist das lösungsgemäss ausgebildete Wärmestausegment 12 zwei axial gegenüberliegende Fügekonturen 17, 18 auf, von denen die Fügekontur 18 lediglich kraftbeaufschlagt über eine radial orientierte Fügefläche 19 an einen Oberflächenbereich 20 der statorseitigen Tragstruktur 7 gepresst wird. Um das innen liegende Kühlvolumen E gasdicht gegenüber dem Strömungskanal K abzutrennen, ist innerhalb der radial orientierten Fügefläche 19 eine nutförmige Ausnehmung vorgesehen, innerhalb der ein Dichtmittel 21 eingebracht ist. Ferner grenzt der zweite Fügebereich 18 über eine weitere axiale Fügefläche 22 an eine axial benachbarte Leitschaufel 4¹ an, die bei entsprechender Montage bzw. Demontage durch ausschliessliches axiales Annähern bzw. Entfernen (siehe Pfeildarstellungen gemäss G und D) an das Wärmestausegment 12 montiert bzw. demontiert werden kann. Dem Fügebereich 18 axial gegenüberliegend ist der erste Fügebereich 17 vorgesehen, der in der Darstellung gemäss Figur 1a durch einen Kreis A einbeschrieben ist, und der gemäss Bilddarstellung in Figur 1 b vergrössert dargestellt ist. Die weiteren Ausführungen nehmen somit Bezug auf beide Figuren 1a und 1 b.

Der Fügebereich 17 des Wärmestausegmentes 12 weist einen Kragenabschnitt 23 auf, der eine radial obere und radial untere Kragenoberfläche 24, 25 vorsieht. Der Kragenabschnitt 23 ragt dabei axialwärts in eine entsprechend gegenkonturierte Aufnahmekontur 26 innerhalb der axial angrenzenden Leitschaufel 4. Die Fügung zwischen dem Kragenabschnitt 23 und der Aufnahmekontur 26, die genauer gesagt im Fussbereich der Leitschaufel 4 vorgesehen ist, erfolgt passgenau, so dass die Fügung zumindest in Radialrichtung kein Spiel bzw. keine Toleranz aufweist. Dies ist insbesondere für eine gasdichte und kraftbeaufschlagte Pressung der Fügekontur 18 gegen die Tragstruktur 7 im Oberflächenbereich 20 erforderlich.

Unmittelbar axialwärts an den Kragenabschnitt 23 angrenzend weist die Fügekontur 17 eine radial orientierte Ausnehmung 27 auf, die über eine konisch geformte Konturfläche 28 verfügt. Die radial orientierte Ausnehmung 27 ist als Halbform ausgebildet, wobei die konisch geformte Konturfläche 28 axialwärts den Kragenabschnitt 23 zugewandt angebracht ist.

Der Fügebereich 17 wird zudem radial aussenliegend von einem überkragenden Bereich 29 der Leitschaufel 4 überdeckt, mit dem die Leitschaufel 4 in einer statorseitigen Tragstruktur 7 befestigt ist. Innerhalb des überkragenden Bereiches 29 der Leitschaufel 4 ist eine Öffnung 30 vorgesehen, in der ein Befestigungszapfen 31 , ein Federelement 32 sowie ein schraubenförmig ausgebildetes Abstützelement 33 in der in der Detailldarstellung gemäss Figur 1 b dargestellten Anordnung vorgesehen sind. Der Befestigungszapfen 31 weist eine konische Aussenkontur 34 auf, die durch radiales Absenken des Befestigungszapfens 31 in Eingriff mit der konisch geformten Konturfläche 28 der ersten Fügekontur 17 tritt. Radial aussenliegend weist der Befestigungszapfen 31 einen zylinderförmig ausgebildeten Abschnitt 35 auf, der zur Radialführung innerhalb der Öffnung 30 des überkragenden Bereiches 29 anliegt. Im gefügten Zustand der Leitschaufel 4, d.h. sobald der überkragende Bereich 29 in Kontakt mit der Tragstruktur 7 tritt, wird das Abstützelement 33 entgegen der Federkraft des Federelementes 32 radial nach innen gedrückt, wodurch der Befestigungszapfen 31 radial nach innen gerichtet gegen die konisch geformte Konturfläche 28 der radial orientierten Ausnehmung 37 geschoben wird. Durch die schräge Neigung der konisch geformten Konturfläche 27 wird der Kragenabschnitt 23 des Fügebereichs 17 axial in die Ausnehmung 26 des Fussbereiches der Leitschaufel 4 verpresst. Durch diese Fügeverbindung, die ausschliesslich durch den federkraftbeaufschlagten Befestigungsbolzen 31 gehalten wird, der seinerseits durch die Fügeverbindung zwischen dem überkragenden Bereich 29 mit der statorseitigen Tragstruktur 7 gesichert wird, ist eine stabile aber dennoch einfach lösbare Verbindung zwischen Wärmestausegment 13 und der axial benachbarten Leitschaufel 4 realisiert.

So ist es möglich, die Leitschaufel 4' aus einer geschlossenen Gasturbinenanordnung in der folgenden Weise auszutauschen: Wie bereits eingangs kurz erwähnt, ist die Demontage der Leitschaufel 4' durch axiale Entnahme gemäss dem Bewegungsvektor D möglich. Selbst bei entnommener Leitschaufel 4' verbleibt das Wärmestausegment 12 an seinem vorgegebenen Platz, zumal das Wärmestausegment 12 durch die lösungsgemäss vorbeschriebene Fügeverbindung selbsttragend am Fusse der Leitschaufel 4 verharrt. So wird ein axiales Verrutschen des Wärmestausegmentes 12 durch den Kontakt zwischen dem Befestigungszapfen 31 und der konisch geformten Konturfläche 28 des Fügebereiches 11 verhindert. Ebenso sorgt die toleranzfreien Fügungen der oberen und unteren Kragenoberflächen 24, 25 innerhalb der gegenkonturierten Aufnahmekontur 26 für eine kraftbeaufschlagte Abdichtung im Bereich des zweiten Fügebereiches 18, wie bereits eingangs beschrieben. Selbst eine Wiedermontage der Leitschaufel 4' ist durch die Präsenz des Wärmestausegmentes 12 nicht behindert. Vielmehr ist es möglich, die Leitschaufel 4' durch axiale Annäherung gemäss dem Bewegungsvektor G mit dem zweiten Fügebereich 18 in Kontakt zu bringen.

Bezugszeichenliste

Rotoreinheit Statoreinheit Laufschaufel Leitschaufel 1 Leitschaufelblatt 2 Leitschaufelplattform Seitenkante Banddichtung, Dichtmittel statorseitige Tragstruktur , 9 Befestigungskragen 0,11 statorseitige Aufnahmekonturen 2 Wärmestausegment 3 Seitenkante 4 Banddichtung, Dichtmittel 5 Kühlkanal 6 Kühlkanal 7 erste Fügekontur 8 zweite Fügekontur 9 axial orientierte Fügefläche 0 Oberflächenbereich 1 Dichtmittel 2 weitere axiale orientierte Fügefläche Kragenabschnitt radial obere und untere Kragenoberfläche gegenkonturierte Aufnahmestruktur radial orientierte Ausnehmung konisch geformte Konturfläche überkragender Bereich der Leitschaufel Öffnung Befestigungszapfen Federelement Abstützelement konische Aussenkontur

Claims

Patentansprüche

1. Wärmestausegment zum lokalen Abtrennen eines Strömungskanals (K) innerhalb einer Strömungsrotationsmaschine, insbesondere Gasturbinenanlage, gegenüber eines den Strömungskanal (K) radial umgebenden Statorgehäuses (2), mit zwei axial gegenüberliegenden Fügekonturen (17, 18), die jeweils in Eingriff mit zwei längs des Strömungskanals (K) axial benachbarten Komponenten (4, 4') bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste (17) der zwei Fügekonturen eine radial orientierte Ausnehmung (27) mit einer konisch geformten Konturfläche (28) aufweist, an die radialwärts ein Befestigungszapfen (31 ) mit einer konischen Aussenkontur (34) von Seiten einer an die erste Fügekontur (17) benachbart angrenzenden Komponente (4) kraftbeaufschlagt fügbar ist, und dass die erste Fügekontur (17) einen Kragenabschnitt (23) mit einer radial oberen (24) und unteren (25) Kragenoberflächefläche aufweist, der in eine gegenkonturrierte Aufnahmekontur (26) innerhalb der axial benachbarten Komponente (4) durch eine zwischen dem Befestigungszapfen (31 ) und der konisch geformten Konturfläche (28) wirkenden Fügekraft fügbar ist.

2. Wärmestausegment nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die axial benachbarten Komponenten (4, 4') jeweils Leitschaufeln darstellen, und dass die erste Fügekontur (17) ausschliesslich im Bereich des Leitschaufelfusses mit der axial benachbart angeordneten Leitschaufel in Fügeverbindung tritt.

3. Wärmestausegment nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radial orientierte Ausnehmung (27) als eine Halbform mit einer hälftigen konischen Konturfläche (28) ausgebildet ist, und dass die hälftige Konturfläche (28) radial dem Kragenabschnitt (23) zugewandt ist.

4. Wärmestausegment nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der konisch geformte Befestigungszapfen (31) einen zylinderförmig ausgebildeten Abschnitt aufweist, der durch eine Öffnung (30) innerhalb der axial benachbarten Komponente (4) passgenau radial geführt ist und an den sich der konisch geformte Aussenkontur (34) des Befestigungszapfens (31 ) einstückig anschmiegt.

5. Wärmestausegment nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungszapfen (31 ) eine radiale Ausnehmung in Art eines Sackloches aufweist, in die ein Federelement (32) einbringbar ist, das den Befestigungszapfen (31 ) federkraftbeaufschlagt radialwärts gegen die konisch geformte Konturfläche (28) der radial orientierten Ausnehmung (27) innerhalb des ersten Fügebereiches (17) fügt.

6. Wärmestausegment nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (32) ausschliesslich im Wege einer Fügung der axial benachbarten Komponente (4) in einer die Komponente (4) zumindest lokal fixierenden Fügestruktur komprimierbar ist, wodurch eine Federkraft generiert wird, durch die der Befestigungszapfen (31) radialwärts gegen die konisch geformte Konturfläche (28) der radial orientierten Ausnehmung (27) innerhalb des ersten Fügebereiches (17) gefügt wird.

7. Wärmestausegment nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Fügebereich (18) eine axial orientierte Fügefläche (19) mit einem Dichtmittel (21 ) aufweist, die an einem Oberflächenbereich (20) einer statorseitigen Tragstruktur (7) anliegt, und dass der zweite Fügebereich (18) über eine weitere axial orientierte Fügefläche (22) verfügt, die an einem Oberflächenbereich einer axial benachbarten Komponente (4') derart anliegt, dass die benachbarte Komponente (4') ausschliesslich durch axiale Beabstandung vom zweiten Fügebereich (18) trennbar oder durch axiale Annäherung an diesen fügbar ist.

8. Wärmestausegment nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei axial orientierte Seitenkanten (13) vorgesehen sind, die die zwei axial gegenüberliegenden Fügekonturen (17, 18) verbinden und längs derer jeweils über ihre gesamte axiale Erstreckung ein Dichtband (14) verläuft, das in Eingriff mit einem in Umfangsrichtung der Strömungsrotationsmaschine benachbart angeordneten Wärmestausegment bringbar ist.