DE1228462B - Leitschaufelkranz fuer Gasturbinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

F02c

Deutsche KL: 46 f-11

Nummer: 1228 462

Aktenzeichen: D 410411 a/46 f

Anmeldetag: 5. März 1963

Auslegetag: 10. November 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leitschaufelkranz für Gasturbinen, dessen Schaufeln mit ihren radial äußeren Enden in der Außenwand des Strömungskanals und mit ihren Füßen in einem aus zwei in radialem Abstand fest miteinander verbundenen Bauteilen bestehenden ringförmigen Rahmen lösbar gehalten sind, in dessen radial äußerem Deckteil die Schaufelfußplatten unter Bildung der Innenwand des Strömungskanals seitlich formschlüssig gehalten sind und in dessen Bodenteil die Schaufelfußenden seitlich formschlüssig und mit einer als Anschlag dienenden Abstufung eingesetzt sind, wobei diese Enden radial innerhalb des Bodenteiles je eine axiale Einkerbung aufweisen, in die ein gemeinsamer Sicherungsring eingreift.

Es sind Leitschaufelkränze für Gasturbinen bekannt, bei denen die einzelnen Leitschaufeln mit feren radial äußeren Enden in der Außenwand des Stfömungskanals und mit ihren Füßen in einem aus kwei in radialem Abstand fest miteinander verbundenen Bauteilen bestehenden ringförmigen Rahmen eingelötet sind. Dies hat den Nachteil, daß während des Betriebs des Triebwerks im Schaufelkranz Wärmespannungen auftreten, die ein Verziehen des Schaufelkranzes mit sich bringen können. ''Ferner ist es bei Strömungsmaschinen bekannt, nicht nur die Innenwand des Strömungskanals, sondern auch seine Außenwand als einen aus zwei Bauteilen zusammengesetzten ringförmigen Rahmen auszubilden und in beiden Wänden die äußeren und inneren Leitschaufeln einzulöten.

Weiter ist es bei Verdichtern von Gasturbinentriebwerken bekannt, die Leitschaufelfüße gegenüber dem aerodynamisch wirksamen Teil der Leitschaufel abzustufen, wobei die Abstufung gegen die Außenwand des Strömungskanals anliegt und mit dieser und einer fädial weiter außen verlaufenden Wand verlötet ist.

Eine andere bekannte Anordnung von Leitschaufeln mit abgestuften Schaufelfüßen, in denen Quersehlitze vorgesehen sind, besteht darin, diese Schau-Ülfüße in einen ringförmigen Rahmen einzusetzen und je Schaufelreihe mit einem Sicherungsring, der in die Querschlitze der Schaufehl eingreift, zu halten, wobei jeweils die Sicherungsringe zweier benachbarter Schaufelreihen durch einen Distanzring festgelegt sind, der mittels Punktschweißen an der inneren Wand des ringförmigen Rahmens befestigt ist. Auch die radial inneren Enden der Leitschaufeln weisen Querschlitze auf, in denen unlösbar mit der inneren Strömungswand verbundene Sicherungsringe eingreifen, so daß die Leitschaufeln an beiden Enden fest eingespannt angeordnet sind, wodurch sich die wäh-Leitschaufelkranz für Gasturbinen

Anmelder:

Daimler-Benz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Immanuel Holzapfel,
Eßlingen-Krummenacker;
Josef Tippelt, Stuttgart-Wangen

ao rend des Betriebs auftretenden Wärmespannungen nachteilig innerhalb des gesamten Festigkeitsverbandes auswirken können.

Schließlich ist es bei Gasturbinen bekannt, an den radial innenliegenden Schaufelfüßen ringförmige Labyrinthschneidenträger vorzusehen.

Die bekannten Ausführungen weisen allgemein den Nachteil auf, daß ein Auswechseln angelöteter oder eingeschweißter Leitschaufeln sehr schwierig ist und meist nicht ohne Zerstörung oder Beschädigung der Deckbänder oder der Bauelemente vorgenommen werden kann, mit denen sie unlösbar verbunden -sind. Auch bei der weiter oben erwähnten Anordnung der Leitschaufeln durch in deren Schaufelfüßen eingreifende Sicherungsringe muß zum Auswechseln der Schaufeln der durch Punktschweißen befestigte Distanzring erst mit Gewalt gelöst werden. Außerdem birgt diese »Ringsicherung« die Gefahr in sich, daß sich durch Wärmedehnungen der Leitschaufeln in ihrer Längsrichtung der Sitz des Sicherungsrings in den Querschlitzen der Schaufelfüße lockert. Ein weiterer Nachteil der an beiden Enden angelöteten oder eingeschweißten Leitschaufeln liegt darin, daß sie, wie zum Teil bereits erwähnt, bedingt durch unterschiedliche Dehnungen zwischen der inneren und äußeren Wand des Strömungskanals, am freien Ausdehnen gehindert sind, so daß Schäden durch Wärmespannungen auftreten können. Außerdem wird eine solche Ausführung durch den zeitraubenden Arbeitsvorgang des Einlötens oder Einschweißens der vielen einzelnen Leitschaufeln verteuert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den bekannten Ausführungen auftretenden Nachteile

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zu vermeiden und einen Leitschaufelkranz mit einem konstruktiv einfachen Aufbau zu schaffen, der sich zudem durch zeitsparende Montagebedingungen und durch eine leicht auswechselbare Leitschaufelanordnung auszeichnet, bei der alle Bauelemente lösbar befestigt und lösbar miteinander verbunden sind.

Gelöst wird die, Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der in die axialen Einkerbungen der Schaufelfüße eingreifende Sicherungsring mit radial nach innen wirkender Entspannung eingesetzt ist und einen radial nach innen gerichteten Flansch trägt, der wenigstens mit einem der den ringförmigen Rahmen bildenden Bauteile lösbar verbunden ist.

Durch die Erfindung werden einfache Montage- und Demontagebedingungen erreicht, durch die die Gefahr der Beschädigung einzelner Teile vermieden wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der freien radialen Ausdehnungsmöglichkeit der einzelnen Leitschaufeln nach außen bei gleichzeitiger spannschlüssiger Fixierung in ihrer Lage, die eine Lockerung während des Betriebs ausschließt, was durch die radial nach innen gerichtete Vorspannkraft des Sicherungsrings gewährleistet wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines innerhalb der äußeren Strömungskanalwand einer Gasturbine aufgehängten Leitschaufelkranzes teilweise im Schnitt, F i g. 1' eine Vergrößerung aus F i g. 1,

F i g. 2 eine Stirnansicht der F i g. 1,

F i g. 3 eine einzelne Leitschaufel, die in der Ausführung nach den Fig. 1, Γ und 2 zur Verwendung kommt,

F i g. 4 eine von der F i g. 1 abweichende Ausführung,

F i g. 4' eine Vergrößerung aus F i g. 4,

F i g. 5 eine Stirnansicht der F i g. 4 und

F i g. 6 eine einzelne Leitschaufel, die für die Ausführung nach den Fig.4, 4' und 5 bestimmt ist.

Die einzelnen Leitschaufeln L sind mit ihren radial äußeren Enden 11 in der Außenwand 13 des Strömungskanals an ihrem Außenumfang formschlüssig gehalten, so daß sie hier in radialer Richtung frei beweglich angeordnet smd, wodurch sie sich infolge der während des Betriebs auftretenden Wärmebeeinflussung radial frei ausdehnen können. Der Rahmen, in dem die Schaufelfüße 12 gehalten sind, besteht aus zwei fest miteinander (durch Punktschweißen) verbundenen Bauelementen 14 und 15 (F i g. 1, 1' und 2) bzw. 114 und 115 (Fig.4, 4' und 5). Das Bauelement 14 bzw. 114 weist einen Deckteil 14' bzw. 114' auf, in dem die Fußplatten 12' der Schaufelfüße 12 seitlich formschlüssig eingesetzt sind. Im radial innen gelegenen Bodenteil 15' bzw. 115' des Bauelementes 15 bzw. 115 sind die Enden 12" der Schaufelfüße 12 seitlich formschlüssig gehalten. Außerdem bildet der Bodenteil 15' bzw. 115' zusammen mit einer Abstufung 12" im Schaufelfuß 12 einen Anschlag für die Schaufel L in radialer Richtung nach innen.

Wie aus den Fi g. 1, 1', 2 und 3 hervorgeht, ist am Bauelement 15 durch Schraubenbolzen 16 ein Sicherungsring 17 mit einem radial nach innen gerichteten Flansch 17" zusamen mit einem Labyrinthschneidenträger 18 lösbar, befestigt. Der Sicherungsring 17 weist außerdem einen radial gerichteten Ringflansch 17' auf, der in an den Schaufelfußenden 12" angebrachte Einkerbungen 19 eingreift, wodurch sämtliche Schaufeln L in radialer Richtung nach außen hin fixiert sind. Dabei ist der Innendurchmesser des axialen Ringflansches 17' so bemessen, daß die Schaufeln L mit ihrer Abstufung 12'" gegen den Bodenteil 15' mit der Kraft P gezogen werden, so daß ein fester, spannschlüssiger Schaufelsitz erreicht wird.

Dies gilt grundsätzlich auch für die Ausführung nach den F i g. 4, 4', 5 und 6. Hier sind an dem senkrechten Flansch 115" des Bauelementes 115 Schraubenbolzen 20 fest angebracht, die mit Hilfe von Muttern 21 zur lösbaren Befestigung eines Sicherungsrings 117 über einen radialen Flansch 117" dienen, der ebenfalls einen axial gerichteten Ringflansch 117' zur spannschlüssigen Fixierung aller Schaufeln in radialer Richtung aufweist.

Bei der Montage wird zweckmäßigerweise so vorgegangen, daß zuerst die einzelnen Schaufeln L von innen her in die horizontal auf dem Montagetisch liegende Wand 13 des Strömungskanals eingeführt werden, und zwar so weit, daß ihre Außenenden 11 zuerst ein Stück über die Wand 13 hinausragen. Dann werden die Bauelemente 14 bzw. 114 und 15 bzw. 115 eingesetzt, die beide durch eine Montagevorrichtung 22 (durch einen gebrochenen Linienzug nur angedeutet) in entsprechender Höhe gehalten werden.. Daraufhin werden die Schaufelfüße 12 in radialer Richtung nach innen in den Deckteil 14' bzw. 114' und in den Bodenteil 15' bzw. 115' eingeführt, wobei die Anschläge 12"' zur Wirkung kommen. Zur Sicherung der Schaufeln L auch in radialer Richtung nach außen wird schließlich der Sicherungsring 17 bzw. 117 montiert, dessen axialer Ringflansch 17' bzw. 117' in die Einkerbung 19 am Schaufelfuß eingreift. Soll nun irgendeine Schaufel L ausgewechselt werden, so braucht lediglich der Sicherungsring 17 bzw. 117 gelöst zu werden, und die beschädigte Schaufel 11 kann dann in radialer Richtung nach außen herausgezogen und die neue Schaufel eingesetzt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Leitschaufelkranz für Gasturbinen, dessen Schaufeln mit ihren radial äußeren Enden in der Außenwand des Strömungskanals und mit ihren Füßen m einem aus zwei in radialem Abstand fest miteinander verbundenen Bauteilen bestehenden ringförmigen Rahmen lösbar gehalten smd, in dessen radial äußerem Deckteil die Schaufelfußplatten unter Bildung der Innenwand des Strömungskanals seitlich formschlüssig gehalten sind und hi dessen Bodenteil die Schaufelfußenden seitlich formschlüssig und mit einer als Anschlag dienenden Abstufung eingesetzt sind, wobei diese Enden radial innerhalb des Bodenteils je eine axiale Einkerbung aufweisen, in die ein gemeinsamer Sicherungsring eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Sicherungsring (17 bzw. 117) mit radial nach innen wirkender Verspannug (P) eingesetzt ist und einen radial nach innen gerichteten Flansch (17" bzw. 117") trägt, der wenigstens mit einem der den ringförmigen Rahmen bildenden Bauteile (14, 15 bzw. 114, 115) lösbar verbunden ist.

2. Leitschaufelkranz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Flanschen des Sicherungsrings (17) und der den ringförmigen Rahmen bildenden Bauteile (14, 15) ein an sich bekannter, radial innen Schneiden tragender

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Labyrinthring (18) angeordnet und durch Schrau- _{In Bet ht gezogene} Druckschriften:

ben (16) lösbar befestigt ist. ^{B B}

3. Leitschaufelkranz nach Anspruch 1, dadurch Deutsche Patentschrift Nr. 1 017 420;

gekennzeichnet, daß am Bauteil (115) des ring- schweizerische Patentschrift Nr. 304 835;

förmigen Rahmens zur Befestigung des Siehe- 5 britische Patentschriften Nr. 873 969, 853 997,

rungsrings (117) mit Muttern (21) versehene 728 670;

Schraubenbolzen (20) fest angebracht sind. USA.-Patentschrift Nr. 3 056 583.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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