DE1080119B - Schaufelspalt-Abdeckring fuer Axial-Turbine oder -Verdichter - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Schaufelspalt-Abdeckring für Axial-Turbinen oder -Verdichter, der aus Ringabschnitten (Segmenten) besteht, die im Gehäuse so befestigt sind, daß sie sich in Umfangsrichtung frei dehnen können.

Die Abdeckringe sollen bekanntlich den Spalt zwischen den Lauf schaufelspitzen und dem ruhenden Turbinen- bzw. Verdichterteil tunlichst Idein halten und doch Anstreifen der Schaufelspitzen tunlichst verhindern, indem sie das Gehäuse gegen das heiße Treibgas abdecken, es also auf niederer, konstanter Temperatur und daher von Wärmedehnungen und -Schrumpfungen tunlichst freihalten und indem sie selbst dank ihrer Unterteilung in Abschnitte (Segmente) und dank jener in Umfangsrichtung freien Dehnbarkeit ihrer Abschnitte frei von radialen Dehn- bzw. Schrumpfkräften bleiben.

Die bekannten Ringe dieser Art sind in Umfangsnuten des Gehäuses, also vom Gehäuse auf ihrem ganzen Umfang gehalten. Das macht die Herstellung sowohl des Gehäuses als auch der Ringabschnitte und macht auch den Einbau der Ringabschnitte in das Gehäuse schwierig: Besonders schwierig dann, wenn, wie bei manchen der bekannten Ringe, das radiale Spiel der Ringabschnitte in den Nuten nicht nur einwärts, sondern auch nach außen gering ist, denn dann müssen ja die Ringabschnitte, um dem Gehäuse zwanglos nachgeben zu können, daher - sehr biegsam sein und sind daher nur schwierig auf der Drehbank zu bearbeiten ; schwierig ist die Herstellung aber auch dann, wenn, wie bei manchen anderen bekannten Abdeckringen, die Ringabschnitte radial auswärts Spiel im Gehäuse haben, denn das macht Federn, welche die Abschnitte radial einwärts an das Gehäuse pressen, erforderlich oder erwünscht.

Die Erfindung vermeidet es, die Abdeckringe auf ihrem ganzen Umfang, also die Ringabschnitte auf ihrer ganzen Umfangslänge am Gehäuse anliegen zu lassen. Die Erfindung besteht darin, daß jeder Ringabschnitt nur an seinen Enden befestigt, nämlich an seinem einen Ende am Gehäuse, und zwar dort sowohl in radialer als auch in Umfangsrichtung, und an seinem anderen Ende im festen Ende des Nachbarabschnittes, und zwar dort in Umfangsrichtung beweglich und in radialer Richtung praktisch unbeweglich, gehalten ist.

Der Vorteil der Erfindung ist, daß die Ringabschnitte, weil sie nur an ihren Enden am Gehäuse anliegen und zwischen ihren Enden vom Gehäuse frei sind, steifer gestaltet sein können und daß infolgedessen sowohl ihre spanabhebende Formung als auch ihr Einbau in das Gehäuse leichter ist.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das freie Ende jedes Ringabschnittes mit einer Stufe

Sctiauf elspalt -Abdeckring
für Axial-Turbine oder -Verdichter

Anmelder:
D. Napier & Son Ltd., London

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 16. Dezember 1954

Reginald Henry Douglas Chamberlin, London,

und Jack Vallis Blyth, Ewell, Surrey (Großbritannien) _r

sind als Erfinder genannt worden

seiner Stirnwand zwischen einer Stirnwandstufe des festen Endes des Nachbarabschnittes und dem Gehäuse gehalten. Durch diese Stufenanordnung wird erreicht, daß das freie Ende des Ringabschnittes sich nicht gegenüber dem festen Ende des Nachbarabschnittes radial nach innen zu bewegen kann.

Jeder Abdeckring bildet in an sich bekannter Weise eine von Kühlluft durchströmte Kammer. Überdies ist zweckmäß in jeder Ringabschnittkammer eine Leitwand angeordnet, die zusammen mit der inneren Umfangswand des Ringabschnittes einen engen Kanal für die Kühlluft bildet.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung zweier in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele hervor.

Fig. 1 zeigt im Mittellängsschnitt einen Teil einer Abgasturbine, die mit einem Abdeckring gemäß der Erfindung ausgestattet ist;

Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1 und veranschaulicht die Anordnung des Abdeckringes ;

Fig. 3 zeigt in einem der Fig. 2 entsprechenden Schnitt einen Teil einer Abänderungsform des Abdeckringes.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist innerhalb des äußeren rohrförmigen Turbinengehäuses A ein Ring von Leitschaufeln B angeordnet, durch die heiße Gase aus den Brennkammern C einem Ring von Laufschaufeln D zugeführt werden. Diese Laufschaufeln werden von dem Läufer D¹ getragen. Die aus den Laufschaufeln D austretenden Gase treten

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durch starr mit dem Gehäuse A verbundene Leitschaufeln E₁ bevor sie auf die von der Läuferscheibe F¹ getragenen Laufschaufeln F der nächsten Stufe treffen.

Die Schaufeln B sind hohl; Kühlluft wird durch «ine Kammer G zugeführt dergestalt, daß sie durch die Schaufeln hindurchtritt und in einen äußeren ringförmigen Kühlraum H gelangt.

Die Laufschaufeln D werden von einem Schaufelspalt-Abdeckring umgeben, dessen einzelne Ringabschnitte gemäß der Erfindung ausgebildet sind. Am Umfang des Gehäuses A sind im Abstand voneinander liegende Augansätze A¹ angeordnet. Der Abdeckring wird aus mehreren voneinander getrennten Ringabschnitten / gebildet, die im Querschnitt U-förmig sind und etwa trogartige Form haben. Die innere Umfangs wandung eines jeden Ringabschnittes hat die Form eines Kegelstumpfabschnittes; die flanschartigen Ränder J¹, J² eines jeden Ringabschnittes liegen zwischen dem Flansch A² eines Ringes A^s und einem Ring Aⁱ, die beide starr mit dem Gehäuse A verbunden sind und dazu dienen, die äußeren Enden der Schaufeln B des Leitschaufelringes zu halten.

Die Ringabschnitte /, I¹, J² des Abdeckringes sind zwischen dem Flansch A² und dem Ring Aⁱ nicht verankert, sondern werden von diesen Flanschen derart gehalten, daß sie die Freiheit behalten, sich gegenüber diesen Teilen zu verschieben.

An dem einen Ende eines jeden Ringabschnittes / ist ein Ansatz /³ vorgesehen, der eine radiale Gewindebohrung /⁴ hat; mit diesem Innengewinde wirkt das innere Ende eines Bolzens K zusammen, der durch einen der Ansätze A¹ hindurchgeführt ist und dazu dient, das Ende des Ringabschnittes fest mit dem Gehäuse A zu verbinden (Fig. 2).

Das den Ansatz I^s aufweisende Ende eines jeden Ringabschnittes / ist weiterhin mit einer Stirnwandstufe/⁵ versehen; das gegenüberliegende Ende des benachbarten Ringabschnittes hat gleichfalls eine Stufe /° (Fig. 2). Die beiden Stufen /⁶ und /⁵ wirken derart zusammen, daß das die Stufe /⁶ aufweisende Abschnittsende daran gehindert ist, sich nennenswert radial nach innen zu bewegen; das zugelassene Spiel entspricht dem Spalt zwischen den aneinanderstoßenden Flächen der Stufen /⁵ und /⁶. Jeder Ringabschnitt / kann sich also in der Umfangsrichtung frei gegenüber dem Gehäuse^ und dem benachbarten Ringabschnitt ausdehnen. Jedoch wird jeder Ringabschnitt an einer Stelle durch den Bolzen K vom Gehäuse A gehalten und an dieser Stelle daran gehindert, sich axial und radial zu verstellen.

Im Innern eines jeden Ringabschnittes ist eine dünne Leitwand L aus Blech od. dgl. angeordnet. Der Rand L¹ dieser Leitwand ist z. B. durch Schweißen mit dem Flansch/_g des Ringabschnittes verbunden, wogegen der Rand L₂ im Abstand von der inneren Umfangswandung des Ringabschnittes gehalten wird, und zwar vermittels der Abstandsstücke IA In jedem Ringabschnitt sind Luftauslaßöffnungen M vorgesehen, und die Anordnung ist derart getroffen, daß die der Ringkammer A zugeführte Kühlluft um das Leitblech L herum und durch die öffnungen M ausströmen muß; anschließend trifft die Luft auf den durch die Turbine hindurchtretenden Gasstrom. Indem die Luft über die Spitzen der Rotorschaufeln hinwegstreicht, kühlt sie den Abdeckring und diese Schaufeln. Die Leitwand L bildet zusammen mit den benachbarten Wandungen des Gehäuses A und des Ringabschnittes / einen engen Kanal, durch den die Kühlluft hindurchzutreten gezwungen ist.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 weicht von der zuvor beschriebenen Bauart nur insofern ab, als die mit den Stufen /⁵, /⁶ versehenen Stirnwände der Ringabschnitte in diesem Falle mit axialgerichteten Schlitzen /⁷, /⁸ versehen sind, die einander gegenüberliegen. In diese Schlitze ist ein Keil /⁹ eingefügt, der eine Relativbewegung zwischen den benachbarten Enden der Ringabschnitte in Umfangsrichtung zuläßt, hingegen eine Radialverstellung dieser Teile zueinander mit Sicherheit verhindert.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaufelspalt-Abdeckring für Axial-Turbine oder -Verdichter, bestehend aus Ringabschnitten, die im Gehäuse so befestigt sind, daß sie sich in Umfangsrichtung frei dehnen können, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ringabschnitt nur an seinen Enden befestigt, nämlich an seinem einen Ende am Gehäuse, und zwar dort sowohl in radialer als auch in Umfangsrichtung, und an seinem anderen Ende im festen Ende des Nachbarabschnittes, und zwar dort in Umfangsrichtung beweglich und in radialer Richtung praktisch unbeweglich, gehalten ist (Fig. 2).

2. Abdeckring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende jedes Ringabschnittes mit einer Stufe (J⁶) seiner Stirnwand zwischen einer Stirnwandstufe (/⁵) des festen Endes des Nachbarabschnittes und dem Gehäuse (A) gehalten ist (Fig. 2).

3. Abdeckring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ring in an sich bekannter Weise eine von Kühlluft durchströmte Kammer bildet (Fig. 1).

4. Abdeckring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Ringabschnittskammer eine Leitwand (L) angeordnet ist, die zusammen mit der inneren Umfangswand des Ringabschnitts einen engen Kanal für die Kühlluft bildet (Fig. 1).

5. Abdeckring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Ende jedes Ringabschnitts am Gehäuse mittels eines Bolzens befestigt ist, der die Gehäusewand durchdringt und im Ringabschnitt eingeschraubt ist (Fig. 2).

6. Abdeckring nach Anspruch 1, dadurch ge^ kennzeichnet, daß die Ringabschnitte U-förmigen Querschnitt haben, dessen Schenkel radial auswärts gerichtet sind (Fig. 1).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 185 427;
schweizerische Patentschrift Nr. 312 374;
britische Patentschriften Nr. 597 165, 618 525.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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