EP1076161A2 - Tip clearance control between rotor and stator of a turbomachine - Google Patents
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- EP1076161A2 EP1076161A2 EP00810683A EP00810683A EP1076161A2 EP 1076161 A2 EP1076161 A2 EP 1076161A2 EP 00810683 A EP00810683 A EP 00810683A EP 00810683 A EP00810683 A EP 00810683A EP 1076161 A2 EP1076161 A2 EP 1076161A2
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- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
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- 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
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
- F01D11/14—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
- F01D11/16—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing by self-adjusting means
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- F01D25/246—Fastening of diaphragms or stator-rings
Definitions
- the invention relates to a device and to a method for targeted Gap setting between stator and rotor arrangement of a turbomachine, whose stator arrangement has a stator carrier and at least one stator segment, which can be connected to the stator carrier via at least two retaining webs, and whose rotor arrangement has at least one rotor blade row rotatable about an axis of rotation with a large number of individual blades, the blade ends of which face the stator segment and with it a radial gap lock in.
- Turbomachines of the aforementioned type serve primarily on the one hand the targeted compression of gases, as is the case with compressor stages in turbo systems the case is, like the controlled expansion, highly compressed and fast-flowing media for driving gas turbines, which are known per se Be used for energy generation.
- the other aspect of the fluid machine is the increase in their efficiency and associated with it highly efficient conversion of energy by means of the turbomachine working medium passing through. Loss mechanisms, both in the Compression of the working media to be compressed as well as when driving turbines occur, it must be reduced by technical means or avoided altogether.
- thermal turbomachinery between the rotating and the stationary system components keep the radial gap as small as possible to avoid the so-called leakage currents to reduce the small but if existing mass flows of the represent working medium passing through the turbomachine without participate in the desired energy conversion. Make leakage currents thus loss mechanisms that represent the efficiency of turbomachines able to reduce considerably.
- One way of realizing a gap control passively is the targeted one Optimization of material combinations with certain selected coefficients of thermal expansion, the one thermal expansion at all, the gap determining system components, causing the gap on the one hand, a assumes minimum size and on the other hand this minimum gap width over the entire Operating range, that is, temperature range of the turbomachines maintained.
- Another possibility to keep the gap dimension small is to accept abrasive surface processes on stator and rotor components. Here they are opposite, almost touching surfaces with abrasive surface coatings provided that the operation of the turbomachine by an intended Grinding or grinding are removed in a targeted manner and thus to an optimized Lead gap.
- the gap formed by an abrasive process points to one unique operating cycle of the turbomachine an optimized maximum gap width which, however, cannot be reduced again.
- the invention has for its object a device for targeted gap adjustment to specify between the stator and rotor arrangement of a turbomachine, whose stator arrangement has a stator carrier and at least one stator segment has, which can be connected to the stator carrier via at least two retaining webs and their rotor arrangement at least one rotatable about an axis of rotation Blade row with a large number of individual blades, the blade ends face the stator segment and with them a radial Include gap, develop such that the gap regardless of the operating state the turbomachine has the smallest possible gap width, which is without active control.
- the device has at least one stator segment, on which two retaining webs are arranged at a distance from one another, which at least partially engage in counter contours within the stator carrier.
- At least one holding web has a holding web section which engages in the counter-contour of the stator carrier and provides a longitudinal extension, the direction of which makes an angle with a plane which contains the axis of rotation and is oriented orthogonally to the radial longitudinal extension of the rotor blade which encloses the gap with the stator segment a limited, for which the following applies: 0 ° ⁇ ⁇ 90 ° or 90 ° ⁇ ⁇ 180 °.
- stator segment exposed to the hot combustion gases experiences this a linear expansion, but due to the two, in the opposite contours of the stator carrier engaging retaining webs do not unfold completely without resistance can. Nevertheless, the stator segment is capable of heating and the given Coefficient of thermal expansion to expand a certain amount. Since the inclined retaining web portion relative to it in the stator carrier provided counter contour is movably an elongation of the stator segment parallel to its extension. The relative movement to Stator carrier comes about by the fact that there is a different elongation of related components sets at different temperatures and expansion coefficient is due.
- the angle limitation between 0 ° ⁇ ⁇ 90 ° specified above must be provided, if the stator carrier is able to expand more slowly than the stator segment. In the opposite case, in which the stator during the transient operating behavior expands faster than the stator segment is an angle ⁇ between 90 ° ⁇ ⁇ 180 ° to choose.
- FIG. 1 of a rotor and stator arrangement in Schematic longitudinal section shows four blade 1, with their blade ends face a stator arrangement 2.
- the stator arrangement 2 has one Stator carrier 3, which generally also represents the stator housing, and stator segments 4, each corresponding to the holding webs 5, 6 and 7 in corresponding Counter contours 8, 9, 10 are in operative connection with the stator carrier 3.
- Each Stator segment 4 of the rotor blade 1 is spaced opposite and includes with this the gap 11, which applies to the smallest possible gap dimension to limit.
- the rotor 1 and stator arrangement 2 shown in FIG. 1 shows a longitudinal section by a rotary machine arranged symmetrically to the axis of rotation 12.
- the stator carrier 3 thus completely encloses the rotor arrangement 1, a large number of stator segments on the inside of the stator carrier 3 2 are arranged side by side per blade row, which in the specified Are connected to the stator carrier 3.
- Each individual one of the stator segments arranged opposite each row of blades In the exemplary embodiment according to FIG. 1, 4 has a flat section 12, whose top 13 faces the blades 1 and whose other upper side 14 faces the stator carrier 3.
- the holding webs 5, 6 and 7 are provided, of which the Retaining webs 5 and 6 formed mirror-symmetrically related to the center of symmetry axis 15 are.
- the retaining web 7 serves as a securing web and projects with its straight line shaped contour in a corresponding shaped counter-contour 10 in the stator carrier inside.
- the holding web 7 serves as axial referencing of the stator segment 4 with regard to the possible expansions or movements of the other holding webs.
- the Retaining webs 5, 6 each have one directly from the top 14 of the stator segment 4 vertically projecting section 16, which in a recess 17 opens into the stator carrier 3.
- Inclined at an angle a which is preferred is greater than 0 ° and less than 90 °, - and from the above Reasons can also be between 90 ° and 180 ° - preferably from technical reasons between 10 ° and 45 °, and on an imaginary axial runs reference line, which in the embodiment is parallel to the inside of the stator carrier 3 and also parallel to the longitudinal extent of the flat section of the stator segment 12 runs, an inclined one closes Holding web section 18 to the holding web section 16 and ends on one side.
- the opposite contour 8, 9 each have two inclined surfaces 19, 20, along which the retaining web 18 is positively guided with its outer contour. The two ends the holding web sections 18 of the holding webs 5, 6 are each arranged facing each other.
- expandable sealing elements 21 are provided (see Figure 3), which consist of a are heat-resistant elastomer or made from a spring element and serve to seal the stator segment from the carrier.
- stator segment and its arrangement inside the stator carrier it is now possible to take place those that take place when heated To use material expansion effects such that the gap dimension s of the Gap 11 at largely all temperature and operating conditions, especially but to a minimum value in the normal operating state of the turbomachine can be held.
- stator segment 4 This expands in the course of the temperature increase within the turbomachine flat stator segment 4, in particular in flat section 12.
- the length of the stator segment 4 is symmetrical to the centrally arranged Retaining or securing web 7, which is movable in the radial direction in the Counter contour 10 of the stator carrier 3 protrudes.
- both holding webs 5, 6 are driven outwards. Due to the inclination of the holding web sections 18 and their positive guidance along the inclined surfaces 19, 20, the entire stator segment 4 in the radial direction towards the blade end. That way it will Gap s reduced despite heating within the turbomachine.
- stator segment 4 When the rotor and stator arrangement is heated, the stator segment 4 experiences one higher and faster heating than the radially behind the stator segment 4 Stator carrier 3, especially since this is thermally protected by the stator segment 4 lies.
- the resulting relative movement between the two components 3, 4 depends essentially of the temperature difference and the coefficient of thermal expansion of the selected materials.
- the stator segment 2 expands relative to Carrier 3, determines the increase in the distance b between the holding webs 5, 6 the forced displacement in the radial direction, resulting from the angle of inclination a of the holding web section 18.
- the inclination a of the holding web defines the radial displacement of the stator segment in the way it is from the geometric Connection emerges in Figure 2.
- a right-angled triangle can be seen in FIG. 2, the border of which is the amount corresponds to the relative length extension ⁇ b and its counter-catheter corresponds to the radial one Forced displacement ⁇ s (gap reduction) corresponds.
- the angle ⁇ is determined by the Hypotenuse and the neighbor included. The angle ⁇ thus defines the radial displacement of the stator segment corresponding to the expansion of the annular Stator carrier and thus directed against the enlargement of the gap to the rotor blade is.
- FIG. 3 is another embodiment, provided with already introduced Reference numerals, shown, on their meaning with reference to the embodiment is referred to in FIG. 1.
- the inclined retaining web sections 18 of the retaining webs 5, 6 a 90 ° larger Angle ⁇ on.
- This angle constellation is chosen in those cases, if there is the stator carrier 3 expands faster by the action of heat than the stator segment 4, at least in the case during the transient operating behavior of the gas turbine. If the gas turbine reaches its normal operating state, the selected one Angle adjustment in the range between 90 ° and 180 ° also a reduction the gap width 11 achieved.
- the embodiment according to FIG. 3 also has stretchable sealing elements 21 can be removed, which is used to seal the retaining webs with respect to the stator carrier 3 serve. They are between the holding webs 5, 6 and a recess 17 within of the stator carrier 3 is provided.
- the seals 21 are as Spring elements designed, but there are also temperature-resistant Elsatomer sealing elements applicable.
- Figure 4 illustrates the spatial orientation of the connection between the stator segments 4 and the stator carrier 3. On the reference numerals already introduced is referred.
- the two Provide footbridges only one of which in the same or similar manner is designed as the holding webs 5, 6 in the exemplary embodiment according to FIG. 1.
- the second retaining bridge could only be designed as a safety bridge and as Brackets serve for the force caused by the linear expansion of the stator segment occurs to support accordingly.
- the retaining webs 5, 6 are arranged one behind the other in the axial direction of the turbomachine.
- the surface contours of the stator carrier 3, the stator segment 4 as well as the blade ends can be designed and adapted to one another.
- An essential aspect is that at least one holding web has at least one holding web section which is inclined by the angle a, the angle a of the direction of the longitudinal extent of the inclined retaining web section and one Plane is included, which contains the axis of rotation R and thereby perpendicular to radial longitudinal extent of the rotor blade that is the gap 11th includes.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung sowie auf ein Verfahren zur gezielten Spalteinstellung zwischen Stator- und Rotoranordnung einer Strömungsmaschine, deren Statoranordnung einen Statorträger und wenigstens ein Statorsegment aufweist, das über wenigstens zwei Haltestege mit dem Statorträger verbindbar ist, und deren Rotoranordnung wenigstens eine, um eine Rotationsachse rotierbare Laufschaufelreihe mit einer Vielzahl einzelner Laufschaufeln vorsieht, deren Laufschaufelenden dem Statorsegment gegenüberstehen und mit diesem einen radialen Spalt einschließen.The invention relates to a device and to a method for targeted Gap setting between stator and rotor arrangement of a turbomachine, whose stator arrangement has a stator carrier and at least one stator segment, which can be connected to the stator carrier via at least two retaining webs, and whose rotor arrangement has at least one rotor blade row rotatable about an axis of rotation with a large number of individual blades, the blade ends of which face the stator segment and with it a radial gap lock in.
Strömungsmaschinen der vorbezeichneten Gattung dienen vornehmlich einerseits der gezielten Kompression von Gasen, wie es bei Verdichterstufen in Turboanlagen der Fall ist, wie auch andererseits der kontrollierten Expansion, hochverdichteter und schnellströmender Medien zum Antrieb von Gasturbinen, die in an sich bekannter Weise zur Energiegewinnung eingesetzt werden. Der andere Aspekt der Strömungsmaschine ist die Steigerung ihrer Wirkungsgrade und damit verbunden eine hocheffiziente Umwandlung von Energie vermittels des durch die Strömungsmaschine hindurch tretenden Arbeitsmediums. Verlustmechanismen, die sowohl bei der Verdichtung der zu komprimierenden Arbeitsmedien als auch beim Antrieb von Turbinen auftreten, gilt es mit technischen Mitteln zu reduzieren oder ganz zu vermeiden. Turbomachines of the aforementioned type serve primarily on the one hand the targeted compression of gases, as is the case with compressor stages in turbo systems the case is, like the controlled expansion, highly compressed and fast-flowing media for driving gas turbines, which are known per se Be used for energy generation. The other aspect of the fluid machine is the increase in their efficiency and associated with it highly efficient conversion of energy by means of the turbomachine working medium passing through. Loss mechanisms, both in the Compression of the working media to be compressed as well as when driving turbines occur, it must be reduced by technical means or avoided altogether.
In diesem Zusammenhang gilt es insbesondere den sich bei thermischen Turbomaschinen zwischen den rotierenden und den stationären Anlagenkomponenten ausbildenden radiale Spalt so klein wie möglich zu halten, um die sogenannten Verlustströme zu reduzieren, die kleine aber wenn auch vorhandene Massenströme des durch die Strömungsmaschine hindurchtretenden Arbeitsmediums darstellen, ohne dabei an der gewünschten Energiekonversion teilzunehmen. Verlustströme stellen somit Verlustmechanismen dar, die den Wirkungsgrad von Strömungsmaschinen erheblich zu reduzieren vermögen.In this context, it is particularly the case with thermal turbomachinery between the rotating and the stationary system components keep the radial gap as small as possible to avoid the so-called leakage currents to reduce the small but if existing mass flows of the represent working medium passing through the turbomachine without participate in the desired energy conversion. Make leakage currents thus loss mechanisms that represent the efficiency of turbomachines able to reduce considerably.
Die besondere Problematik bei der Reduzierung von Verlustströmen liegt zum einen in der Notwendigkeit einer diskreten Beabstandung zwischen den stationären und rotierenden Komponenten einer Strömungsmaschine, um den Freilauf der Rotoranordnung zu gewährleisten; zum anderen gilt es eben diesen Zwischenraum aus den erwähnten Gründen so gering wie nur möglich zu halten und dies unter der erschwerenden Maßgabe, daß sich die Anlagenkomponenten einer Strömungsmaschine im Wege thermischer Belastung auszudehnen vermögen, wodurch sich die Relativlagen der einzelnen Komponenten aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungsverhalten während des Betriebes einer Strömungsmaschine verändern. Dies erschwert überdies eine möglichst minimale Spaltdimensionierung für den gesamten Betriebsbereich einer Strömungsmaschine, die - je nach Art der Strömungsmaschine - einem großen Temperaturspektrum ausgesetzt ist. So unterliegen die rotierenden Bauteile infolge der auf diese einwirkenden Fliehkräfte einer schnelleren Ausdehnung, was grundsätzlich zu einer Spaltreduzierung führen würde, als die komplex, thermisch isolierten Komponenten des Stators, die eine langsamere Erwärmung erfahren und in einem thermisch stationären Betriebszustand durch Ausdehnung zu einer Vergrößerung des Spaltmaßes beitragen.The particular problem with reducing leakage currents lies on the one hand in need of a discrete spacing between the stationary and rotating components of a turbomachine to free wheel the rotor assembly to ensure; on the other hand, it is precisely this space in between keep the reasons mentioned as low as possible and this under aggravating Provided that the system components of a turbomachine are able to expand in the way of thermal stress, whereby the relative positions of the individual components due to different thermal expansion behavior change during the operation of a turbomachine. This also complicates the smallest possible gap dimensioning for the whole Operating range of a turbomachine, which - depending on the type of turbomachine - is exposed to a wide range of temperatures. So subject to the rotating components due to the centrifugal forces acting on them a faster Expansion, which would basically lead to a gap reduction than that complex, thermally insulated components of the stator that slow down heating experienced and in a thermally steady state by expansion contribute to an increase in the gap dimension.
Zur Kontrolle bzw. Beeinflussung des Spaltmaßes sind sowohl aktive als auch passive Maßnahmen bekannt, wobei im Folgenden die passiven Vorkehrungen näher in Betracht gezogen werden, zumal aktive Steuervorkehrungen, die durch mechanische Einstellsysteme zur Spaltkontrolle realisiert sind, eine hohe Komplexität aufweisen, die für robuste, thermisch hoch beanspruchte Maschinen, wie beispielsweise Gasturbinenanlagen, nur bedingt geeignet sind.Both active and passive are used to control or influence the gap dimension Measures known, with the passive precautions in more detail below Be considered, especially as active control arrangements by mechanical Adjustment systems for gap control are implemented, are highly complex, for robust, thermally highly stressed machines, such as gas turbine systems, are only suitable to a limited extent.
Eine Möglichkeit eine Spaltkontrolle auf passivem Wege zu realisieren, ist die gezielte Optimierung von Materialkombinationen mit bestimmt ausgewählten Wärmeausdehnungskoeffizienten, die eine thermische Ausdehnung bei allen, den Spalt bestimmenden Anlagenkomponenten bewirkt, wodurch der Spalt zum einen, eine minimale Größe annimmt und zum anderen diese minimale Spaltweite über den gesamten Betriebsbereich, das heißt Temperaturbereich der Strömungsmaschinen beibehält.One way of realizing a gap control passively is the targeted one Optimization of material combinations with certain selected coefficients of thermal expansion, the one thermal expansion at all, the gap determining system components, causing the gap on the one hand, a assumes minimum size and on the other hand this minimum gap width over the entire Operating range, that is, temperature range of the turbomachines maintained.
Aufgrund der sehr komplexen Gestaltung bekannter Turbomaschinen sind die Möglichkeiten der beliebigen Wahl von Materialkombinationen für Stator- und Rotorbauteile zur Verbesserung des thermischen Verhaltens sehr begrenzt. Zwar kann die Materialwahl unter Berücksichtigung des Spalt-Weiten-Problems getroffen werden, doch vermag man bislang die Reduzierung des Spaltmaßes durch die bloße Wahl der Materialkombination in Alleinstellung nicht befriedigend zu lösen.Due to the very complex design of well-known turbomachinery, the possibilities are any choice of material combinations for stator and rotor components very limited to improve thermal behavior. It can Material selection taking into account the gap width problem, but so far one has been able to reduce the gap size by mere choice the material combination cannot be solved satisfactorily on its own.
Eine andere Möglichkeit das Spaltmaß gering zu halten, ist das Inkaufnehmen von abrasiven Oberflächenvorgängen an Stator- und Rotorbauteilen. Hierbei sind die sich gegenüberliegenden fast berührenden Oberflächen mit abrasiven Oberflächenbeschichtungen versehen, die beim Betrieb der Strömungsmaschine durch ein beabsichtigtes Ab- bzw. Einschleifen gezielt abgetragen werden und somit zu einem optimierten Spalt führen.Another possibility to keep the gap dimension small is to accept abrasive surface processes on stator and rotor components. Here they are opposite, almost touching surfaces with abrasive surface coatings provided that the operation of the turbomachine by an intended Grinding or grinding are removed in a targeted manner and thus to an optimized Lead gap.
Der sich durch einen abrasiven Vorgang ausbildende Spalt weist jedoch nach einem einmaligen Betriebszyklus der Strömungsmaschine eine optimierte maximale Spaltweite auf, die sich jedoch nicht wieder reduzieren läßt.The gap formed by an abrasive process, however, points to one unique operating cycle of the turbomachine an optimized maximum gap width which, however, cannot be reduced again.
Schließlich sind auch konstruktive Maßnahmen für eine gleichmäßige Ausdehnung der Rotor- und Statorkomponenten einer Strömungsmaschine möglich, die jedoch allesamt mit einem erheblichen konstruktiven Mehraufwand verbunden sind, die überdies nicht für einen langzeitstabilen robusten Einsatz in Gasturbinen geeignet sind.Finally, there are also constructive measures for an even expansion the rotor and stator components of a turbomachine possible, however are all associated with considerable additional constructive effort, the moreover, not suitable for long-term stable, robust use in gas turbines are.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur gezielten Spalteinstellung zwischen der Stator- und Rotoranordnung einer Strömungsmaschine anzugeben, deren Statoranordnung einen Statorträger und wenigstens ein Statorsegment aufweist, das über wenigstens zwei Haltestege mit dem Statorträger verbindbar ist und deren Rotoranordnung wenigstens eine, um eine Rotationsachse rotierbare Laufschaufelreihe mit einer Vielzahl einzelner Laufschaufeln vorsieht, deren Laufschaufelenden dem Statorsegment gegenüberstehen und mit diesen einen radialen Spalt einschließen, derart weiterzubilden, daß der Spalt unabhängig vom Betriebszustand der Strömungsmaschine eine möglichst kleinste Spaltweite aufweist, die sich ohne eine aktive Regelung einstellt. Die hierbei zu treffenden mechanischen, konstruktiven Maßnahmen sollen einfach und kostengünstig realisiert werden und den Anforderungen eines robusten langzeitstabilen Einsatzes, beispielsweise in einer, in einem stationären Betrieb befindliche Gasturbine, genügen. Überdies soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem eine optimale reduzierte Spaltweiteneinstellung innerhalb einer Strömungsmaschine zwischen Stator- und Rotoranordnung ohne die Verwendung aktiver Steuer- und Regelungsmechanismen möglich ist.The invention has for its object a device for targeted gap adjustment to specify between the stator and rotor arrangement of a turbomachine, whose stator arrangement has a stator carrier and at least one stator segment has, which can be connected to the stator carrier via at least two retaining webs and their rotor arrangement at least one rotatable about an axis of rotation Blade row with a large number of individual blades, the blade ends face the stator segment and with them a radial Include gap, develop such that the gap regardless of the operating state the turbomachine has the smallest possible gap width, which is without active control. The mechanical, constructive to be met Measures should be implemented easily and inexpensively and the Requirements for robust, long-term stable use, for example in one, in a gas turbine located in stationary operation are sufficient. In addition, a procedure is said with which an optimal reduced gap width setting within a turbo machine between the stator and rotor arrangement without the Use of active control mechanisms is possible.
Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegend Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist Gegenstand des Anspruch 12. Den Erfindungsgedanken
vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche,
der Beschreibung sowie der Figuren zur Erläuterung eines Ausführungsbeispieles.The solution to the problem on which the invention is based is specified in
Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem Oberbegriffs des Anspruchs 1 weist
wenigstens ein Statorsegment auf, auf dem zwei Haltestege beabstandet voneinander
angeordnet sind, die wenigstens teilweise in Gegenkonturen, innerhalb des
Statorträgers eingreifen. Wenigstens ein Haltesteg weist einen Haltestegabschnitt
auf, der in die Gegenkontur des Statorträgers eingreift und eine Längserstreckung
vorsieht, dessen Richtung mit einer, die Rotationsachse enthaltenen Ebene, die orthogonal
zur radialen Längserstreckung derjenigen Laufschaufel orientiert ist, die mit
dem Statorsegment den Spalt einschließt, einen Winkel a begrenzt, für den gilt:
Durch die immanente Erwärmung des beim Betrieb der Strömungsmaschine unmittelbar den heißen Verbrennungsgasen ausgesetzten Statorsegmentes erfährt dieses eine Längenausdehnung, die sich jedoch aufgrund der beiden, in die Gegenkonturen des Statorträgers eingreifenden Haltestege nicht vollständig widerstandsfrei entfalten kann. Dennoch vermag sich das Statorsegment durch Erwärmung und dem gegebenen Wärmeausdehnungskoeffizienten, um einen bestimmten Betrag auszudehnen. Da der geneigt verlaufende Haltestegabschnitt relativ zu seiner in dem Statorträger vorgesehenen Gegenkontur beweglich gelagert ist wird eine Längung des Statorsegmentes parallel zu seiner Erstreckung ermöglicht. Die Relativbewegung zum Statorträger kommt dadurch zustande, daß sich eine unterschiedliche Längendehnung der in Verbindung stehenden Bauteile einstellt, die auf unterschiedliche Temperaturen und Ausdehnungskoeffizienten zurückzuführen ist.Due to the immanent heating of the directly during operation of the turbomachine the stator segment exposed to the hot combustion gases experiences this a linear expansion, but due to the two, in the opposite contours of the stator carrier engaging retaining webs do not unfold completely without resistance can. Nevertheless, the stator segment is capable of heating and the given Coefficient of thermal expansion to expand a certain amount. Since the inclined retaining web portion relative to it in the stator carrier provided counter contour is movably an elongation of the stator segment parallel to its extension. The relative movement to Stator carrier comes about by the fact that there is a different elongation of related components sets at different temperatures and expansion coefficient is due.
Mit der zwangsgeführten Bewegung des geneigt zur Rotationsachse bzw. geneigt zu einer, die Rotationsachse enthaltenden Ebene, in der Gegenkontur geführten Haltestegabschnitt verursacht die thermische Materialausdehnung des Statorsegmentes eine Beabstandung der Oberfläche des Statorsegmentes von dem Statorträger, wodurch das Spaltmaß zwischen dem Statorsegment und einer, diesem gegenüberstehenden Turbinenschaufel reduziert wird. Nach entsprechender Abkühlung der Anlagenkomponenten führt eine entsprechende Längenverminderung des Statorsegmentes zu einer reversibel Relativbewegung zum Statorträger, was mit einer Spaltweitenveränderung verbunden ist. With the positively guided movement of the inclined to the axis of rotation or inclined to a plane containing the axis of rotation, held in the counter contour retaining web portion causes the thermal expansion of the stator segment a spacing of the surface of the stator segment from the stator carrier, whereby the gap dimension between the stator segment and one opposite this Turbine blade is reduced. After appropriate cooling of the system components leads to a corresponding reduction in length of the stator segment to a reversible relative movement to the stator carrier, which results in a gap width change connected is.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maßnahme ist es möglich mit einfachen konstruktiven Mitteln eine reversible, minimale Spaltweitenanpassung während des gesamten Betriebes einer Strömungsmaschine zu realisieren.With the help of the measure according to the invention it is possible with simple constructive Averaging a reversible, minimal gap width adjustment throughout Realize operation of a turbomachine.
Die vorstehend angegebene Winkelbegrenzung zwischen 0°<α<90° ist vorzusehen, sofern sich der Statorträger langsamer auszudehnen vermag als das Statorsegment. Im umgekehrten Falle, bei dem sich der Stator während des transienten Betriebsverhalten schneller ausdehnt als das Statorsegment ist ein Winkel α zwischen 90°<α<180° zu wählen.The angle limitation between 0 ° <α <90 ° specified above must be provided, if the stator carrier is able to expand more slowly than the stator segment. In the opposite case, in which the stator during the transient operating behavior expands faster than the stator segment is an angle α between 90 ° <α <180 ° to choose.
Auf das im Anspruch 12 formulierte erfindungsgemäße Verfahren wird an dieser
Stelle hingewiesen.The method according to the invention formulated in
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1
- Schematisierte Längsschnittdarstellung durch den Teil einer Rotoranordnung sowie Statoranordnung mit einer selbsttätigen Spaltweiteneinstellung,
- Fig. 2
- Dreieckszusammenhang zur Erläuterung der Zwangsverschiebung,
- Fig. 3
- ein mittleres Ausführungsbeispiel und
- Fig. 4
- eine räumliche Ausrichtungsweise.
- Fig. 1
- Schematic longitudinal section through the part of a rotor arrangement and stator arrangement with an automatic gap width adjustment,
- Fig. 2
- Triangle to explain the forced displacement,
- Fig. 3
- a middle embodiment and
- Fig. 4
- a spatial orientation.
Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Rotor- und Statoranordnung im
schematisierten Längsschnitt zeigt vier Laufschaufel 1, die mit ihren Laufschaufelenden
einer Statoranordnung 2 gegenüberstehen. Die Statoranordnung 2 weist einen
Statorträger 3 auf, der im allgemeinen auch das Statorgehäuse darstellt, sowie Statorsegmente
4, die jeweils über Haltestege 5, 6 und 7 in entsprechend korrespondierende
Gegenkonturen 8, 9, 10 mit dem Statorträger 3 in Wirkverbindung stehen. Jedes
Statorsegment 4 ist der Laufschaufel 1 beabstandet gegenüber angeordnet und
schließt mit dieser den Spalt 11 ein, den es gilt auf ein möglichst geringes Spaltmaß
zu begrenzen.The embodiment shown in Figure 1 of a rotor and stator arrangement in
Schematic longitudinal section shows four
Die in Figur 1 dargestellte Rotor- 1 und Statoranordnung 2 zeigt einen Längsschnitt
durch eine weitgehend zur Rotationsachse 12 symmetrisch angeordnete Rotationsmaschinen.
So umschließt der Statorträger 3 die Rotoranordnung 1 angulär vollständig,
wobei auf der Innenseite des Statorträgers 3 eine Vielzahl von Statorsegmenten
2 pro Laufschaufelreihe nebeneinander angeordnet sind, die in der angegebenen
Weise mit dem Statorträger 3 verbunden sind.The
Jedes einzelne, der jeweils gegenüber einer Laufschaufelreihe angeordnete Statorsegmente
4 weist in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 einen flächigen Abschnitt
12 auf, dessen eine Oberseite 13 den Laufschaufeln 1 gegenübersteht und
dessen andere Oberseite 14 dem Statorträger 3 zugewandt ist. Auf der Oberseite 14
des Statorsegmentes 4 sind die Haltestege 5, 6 und 7 vorgesehen, von denen die
Haltestege 5 und 6 spiegelsymmetrisch bezogen zu Mittensymmetrieachse 15 ausgebildet
sind. Der Haltesteg 7 dient als Sicherungssteg und ragt mit seiner geradlinig
geformten Kontur in eine entsprechende geformte Gegenkontur 10 in den Statorträger
hinein. Der Haltesteg 7 dient als axiale Referenzierung des Statorsegmentes 4
bzgl. der möglichen Ausdehnungen bzw. Bewegungen der übrigen Haltestege. Die
Haltestege 5, 6 weisen jeweils einen unmittelbar von der Oberseite 14 des Statorsegmentes
4 senkrecht emporragenden Abschnitt 16 auf, der in eine Ausnehmung
17 innerhalb des Statorträgers 3 einmündet. Geneigt um einen Winkel a, der vorzugsweise
größer 0° und kleiner 90° bemessen ist, - und aus den vorstehend genannten
Gründen auch zwischen 90° und 180 ° betragen kann - vorzugsweise aus
technischen Gründen zwischen 10° und 45° mißt, und sich auf eine gedachte axial
verlaufende Bezugslinie bezieht, die im Ausführungsbeispiel parallel zur Innenseite
des Statorträgers 3 sowie auch parallel zur Längserstreckung des flächigen Abschnittes
des Statorsegmentes 12 verläuft, schließt sich ein geneigt verlaufender
Haltestegabschnitt 18 an den Haltestegabschnitt 16 an und endet einseitig. Die Gegenkontur
8, 9 weist jeweils zwei schrägverlaufende Flächen 19, 20 auf, entlang denen
der Haltesteg 18 mit seiner Außenkontur zwangsgeführt ist. Die beiden Enden
der Haltestegabschnitte 18 der Haltestege 5, 6 sind jeweils zueinander gerichtet angeordnet.Each individual one of the stator segments arranged opposite each row of blades
In the exemplary embodiment according to FIG. 1, 4 has a
Aus Gründen einer symmetrischen Zentrierung des Statorsegmentes 4 relativ zu einer
Mittensymmetrieachse 15 durch den Haltesteg 7 sind beidseitig in den Ausnehmungen
17 dehnbare Dichtungselemente 21 vorgesehen (siehe Figur 3), die aus einem
hitzebeständigen Elastomer oder aus einem Federelement gefertigt sind und
zur Abdichtung des Statorsegmentes gegenüber dem Träger dienen.For reasons of symmetrical centering of the
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Statorsegmentes sowie dessen Anordnung
innerhalb des Statorträgers ist es nun möglich, die bei Erwärmung stattfindenden
Materialausdehnungseffekte derart zu nutzen, daß das Spaltmaß s des
Spaltes 11 bei weitgehend allen Temperatur- und Betriebsbedingungen, vor allem
aber im Normalbetriebszustand der Strömungsmaschine auf einen kleinsten Wert
gehalten werden kann.The inventive design of the stator segment and its arrangement
inside the stator carrier it is now possible to take place those that take place when heated
To use material expansion effects such that the gap dimension s of the
Im Zuge der Temperaturerhöhung innerhalb der Strömungsmaschine dehnt sich das
flächig ausgebildete Statorsegment 4 insbesondere im flächigen Abschnitt 12 aus.
Die Längenausdehnung des Statorsegmentes 4 erfolgt symmetrisch zum mittig angeordneten
Halte- bzw. Sicherungssteg 7, der in radialer Richtung beweglich in die
Gegenkontur 10 des Statorträgers 3 hineinragt. Durch die Längung des Statorsegmentes
4 relativ zum Statorträger 3 werden beide Haltestege 5, 6 nach außen getrieben.
Aufgrund der Neigung der Haltestegabschnitte 18 und deren Zwangsführung
entlang der schräg verlaufenden Flächen 19, 20 wird das gesamte Statorsegment 4
in Radialrichtung in Richtung Laufschaufelende zu bewegt. Auf diese Weise wird das
Spaltmaß s trotz Erwärmung innerhalb der Strömungsmaschine reduziert.This expands in the course of the temperature increase within the turbomachine
Bei Erwärmung der Rotor- und Statoranordnung erfährt das Statorsegment 4 eine
höhere und schnellere Erwärmung als der radial hinter dem Statorsegment 4 befindliche
Statorträger 3, zumal dieser durch das Statorsegment 4 thermisch geschützt
liegt. Die resultierende Relativbewegung zwischen beiden Komponenten 3, 4 hängt
im wesentlichen von der Temperaturdifferenz sowie den Wärmeausdehnungskoeffizienten
der gewählten Materialien ab. Ein für das Ausmaß der radialen Zwangsverschiebung
des Statorsegmentes 4 verantwortlicher Parameter, der zur Spaltverringerung
führt, ist die axiale Ausdehnung b des Flächenbereiches 12 des Statorsegmentes
2 zwischen beiden Haltestegen 5, 6. Dehnt sich das Statorsegment 2 relativ zum
Träger 3 aus, bestimmt die Vergrößerung des Abstandes b zwischen den Haltestegen
5, 6 die Zwangsverschiebung in radialer Richtung, resultierend aus dem Neigungswinkel
a des Haltestegabschnittes 18. Die Neigung a des Haltesteges definiert
die radiale Verschiebung des Statorsegmentes in der Weise, wie es aus dem geometrische
Zusammenhang in Figur 2 hervorgeht.When the rotor and stator arrangement is heated, the
In Figur 2 ist ein rechtwinkliges Dreieck zu entnehmen dessen Ankathete dem Betrag der Relativlängenausdehnung Δb entspricht und dessen Gegenkathete der radialen Zwangsverschiebung Δs (Spaltverringerung) entspricht. Der Winkel α wird durch die Hypothenuse und der Ankathete eingeschlossen. Somit definiert der Winkel α die radiale Verschiebung des Statorsegmentes, die der Ausdehnung des ringförmigen Statorträgers und damit der Vergrößerung des Spaltes zur Laufschaufel entgegengerichtet ist.A right-angled triangle can be seen in FIG. 2, the border of which is the amount corresponds to the relative length extension Δb and its counter-catheter corresponds to the radial one Forced displacement Δs (gap reduction) corresponds. The angle α is determined by the Hypotenuse and the neighbor included. The angle α thus defines the radial displacement of the stator segment corresponding to the expansion of the annular Stator carrier and thus directed against the enlargement of the gap to the rotor blade is.
In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel, versehen mit bereits eingeführten
Bezugszeichen, dargestellt, auf deren Bedeutung unter Verweis auf das Ausführungsbeispiel
gemäß Figur 1 verwiesen wird. Im Unterschied zu Figur 1 weisen die
geneigt verlaufenden Haltestegabschnitte 18 der Haltestege 5, 6 einen um 90° größeren
Winkel α auf. Diese Winkelkonstellation wird in jenen Fällen gewählt, falls sich
der Statorträger 3 schneller durch Wärmeeinwirkung ausdehnt, als das Statorsegment
4, zumindest im Falle während des transienten Betriebsverhalten der Gasturbine.
Erreicht die Gasturbine ihren normalen Betriebszustand, so wird mit der gewählten
Winkeleinstellung im Bereich zwischen 90° und 180° ebenfalls eine Verringerung
der Spaltweite 11 erzielt. In Figure 3 is another embodiment, provided with already introduced
Reference numerals, shown, on their meaning with reference to the embodiment
is referred to in FIG. 1. In contrast to Figure 1, the
inclined retaining
Femer sind dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 dehnbare Dichtungselemente
21 entnehmbar, die zur Abdichtung der Haltestege gegenüber dem Statorträger 3
dienen. Sie sind zwischen den Haltestegen 5, 6 und einer Ausnehmung 17 innerhalb
des Statorträgers 3 vorgesehen. Im gezeigten Beispiel sind die Dichtungen 21 als
Federelemente ausgebildet, es sind aber auch temperaturbeständige Elsatomerdichtelemente
einsetzbar.The embodiment according to FIG. 3 also has
Figur 4 veranschaulicht die räumliche Ausrichtung der Verbindungsweise zwischen
den Statorsegmenten 4 und dem Statorträger 3. Auf die bereits eingeführten Bezugszeichen
wird verwiesen.Figure 4 illustrates the spatial orientation of the connection between
the
Grundsätzlich lassen sich auch andere Ausführungsbeispiele vorstellen, die zwei
Haltestege vorsehen, von denen nur ein einziger in der gleichen oder ähnlichen Weise
ausgebildet ist, wie die Haltestege 5, 6 im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1.
Der zweite Haltesteg könnte lediglich als Sicherungssteg ausgeführt sein und als
Gegenhalter dienen um die Kraft, die durch die Längenausdehnung des Statorsegmentes
auftritt, entsprechend abzustützen. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1
sind die Haltestege 5, 6 in Axialrichtung der Strömungsmaschine hintereinander angeordnet.
Grundsätzlich es ist auch denkbar, die Haltestege achsparallel in den
Statorträger anzuordnen, d.h. ein Einfügen der Haltestege der Statorsegmente in den
Statorträger wäre in diesem Falle nicht in Umfangsrichtung zum Statorträger möglich,
sondern in achsparalleler Richtung.In principle, other exemplary embodiments can also be imagined, the two
Provide footbridges, only one of which in the same or similar manner
is designed as the holding
Auch können die Oberflächenkonturen des Statorträgers 3, des Statorsegmentes 4
sowie der Laufschaufelenden beliebig ausgebildet und miteinander angepaßt sein.
Wesentlicher Gesichtspunkt ist, daß wenigstens ein Haltesteg wenigsten einen Haltestegabschnitt
aufweist, der um den Winkel a geneigt ist, wobei der Winkel a von
der Richtung der Längserstreckung des geneigten Haltestegabschnittes und einer
Ebene eingeschlossen ist, die die Rotationsachse R enthält und dabei senkrecht zur
radialen Längserstreckung derjenigen Laufschaufel orientiert ist, die den Spalt 11
einschließt. The surface contours of the
- 11
- LaufschaufelBlade
- 22nd
- StatoranordnungStator arrangement
- 33rd
- StatorträgerStator carrier
- 44th
- StatorsegmentStator segment
- 55
- HaltestegLanding stage
- 66
- HaltestegLanding stage
- 77
- Haltesteg, SicherungsstegRetaining bridge, safety bridge
- 8,9,108,9,10
- GegenkonturCounter contour
- 1111
- Spaltgap
- 1212th
- Flächiger Abschnitt des StatorsegmentesFlat section of the stator segment
- 1313
- Oberfläche des StatorsegmentesSurface of the stator segment
- 1414
- Oberfläche des StatorsegmentesSurface of the stator segment
- 1515
- MittensymmetrieachseCenter axis of symmetry
- 1616
- HaltestegabschnittDock section
- 1717th
- AusnehmungRecess
- 1818th
- geneigt verlaufender Haltestegabschnittinclined retaining web section
- 19,2019.20
- Schräg verlaufender FlächenabschnittSloping surface section
- 2121
- Dehnbares DichtungselementElastic sealing element
Claims (14)
dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Haltestege (5, 6) beabstandet voneinander auf dem Statorsegment (4) angeordnet sind und wenigstens teilweise in Gegenkonturen (8, 9) innerhalb des Statorträgers (3) eingreifen,
daß wenigstens ein Haltesteg (5) einen, in die Gegenkontur (8) des Statorträgers (3) eingreifenden, geneigten Haltestegabschnitt (18) aufweist, dessen Richtung seiner Längserstreckung mit einer, die Rotationsachse enthaltenen Ebene, die orthogonal zur radialen Längserstreckung derjenigen Laufschaufel (1) orientiert ist, die mit dem Statorsegment (4) den Spalt (11) einschließt, einen Winkel α begrenzt, für den gilt:
characterized in that the two retaining webs (5, 6) are spaced apart from one another on the stator segment (4) and at least partially engage in counter contours (8, 9) within the stator carrier (3),
that at least one holding web (5) has an inclined holding web section (18) which engages in the counter-contour (8) of the stator carrier (3), the direction of its longitudinal extension with a plane containing the axis of rotation which is orthogonal to the radial longitudinal extension of that rotor blade (1 ) is oriented, which includes the gap (11) with the stator segment (4), limits an angle α, for which the following applies:
dadurch gekennzeichnet, daß beide Haltestege (5, 6) spiegelsymmetrisch zu einer gedachten Mittensymmetrieachse (15), die durch das Statorsegment (4) verläuft, ausgebildet und angeordnet sind.Device according to claim 1,
characterized in that the two retaining webs (5, 6) are designed and arranged mirror-symmetrically to an imaginary central symmetry axis (15) which runs through the stator segment (4).
dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestege (5, 6, 7) innerhalb der Gegenkonturen (8, 9, 10) durch thermische Ausdehnung des gesamten Statorsegmentes (4), insbesondere durch die thermische Ausdehnung des zwischen beiden Haltestegen (5, 6,) liegenden Bereiches des Statorsegmentes (4), zum Statorträger (3) relativbeweglich gelagert sind.Device according to claim 1 or 2,
characterized in that the holding webs (5, 6, 7) within the counter-contours (8, 9, 10) by thermal expansion of the entire stator segment (4), in particular by the thermal expansion of the area lying between the two holding webs (5, 6,) of the stator segment (4) are mounted so that they can move relative to the stator carrier (3).
dadurch gekennzeichnet, daß der geneigte Haltestegabschnitt (18) ein frei, endender Endabschnitt des Haltesteges (5, 6) ist.Device according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the inclined holding web section (18) is a free, ending end section of the holding web (5, 6).
dadurch gekennzeichnet, daß der geneigte Haltestegabschnitt (18) relativ zum Statorsegment (4) derart orientiert ist, daß das lose Ende des Haltesteges (5) dem anderen Haltesteg (6) zugewandt ist oder daß die Enden beider Haltestege voneinander abgewandt sind.Device according to claim 4,
characterized in that the inclined retaining web section (18) is oriented relative to the stator segment (4) such that the loose end of the retaining web (5) faces the other retaining web (6) or that the ends of both retaining webs face away from one another.
dadurch gekennzeichnet, daß das Statorsegment (4) flächig ausgebildet ist, eine der Rotoranordnung zugewandte (13) sowie abgewandte Oberfläche (14) aufweist, durch die der Statorträger (3) gegenüber der Rotoranordnung thermisch abgeschirmt wird, und daß an der der Rotoranordnung abgewandten Oberfläche (14) die Haltestege (5, 6, 7) angebracht sind.Device according to one of claims 1 to 5,
characterized in that the stator segment (4) is flat, has a surface (14) and surface (14) facing away from the rotor arrangement, by means of which the stator support (3) is thermally shielded from the rotor arrangement, and that on the surface facing away from the rotor arrangement (14) the retaining webs (5, 6, 7) are attached.
dadurch gekennzeichnet, daß der Haltesteg (5, 6) einen senkrechten, von der Oberfläche ausgehenden Abschnitt (16) aufweist, der über einen Knickbereich, in den geneigten Haltestegabschnitt (18) übergeht.Device according to claim 6,
characterized in that the holding web (5, 6) has a vertical section (16) extending from the surface which merges into the inclined holding web section (18) over a kink region.
dadurch gekennzeichnet, daß die Längserstreckungen der senkrechten (16) und geneigten (18) Haltestegabschnitte den Winkel α + 90° einschließen. Device according to claim 7,
characterized in that the longitudinal extensions of the vertical (16) and inclined (18) retaining web sections enclose the angle α + 90 °.
dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausnehmung (17) des Statorträgers (3), in die der senkrechte Abschnitt (16) hineinragt, ein elastisches Dichtungselement (21) eingebracht ist.Device according to claim 7 or 8,
characterized in that an elastic sealing element (21) is introduced into the recess (17) of the stator carrier (3) into which the vertical section (16) projects.
dadurch gekennzeichnet, daß mittig zwischen zwei spiegelsymmetrisch ausgebildeten Haltestegen (5, 6) ein Sicherungssteg (7) vorgesehen ist, der senkrecht in den Statorträger (3) hineinragt und relativ zu diesem, in radialer Richtung zur Rotoranordnung, beweglich ist.Device according to one of claims 2 to 9,
characterized in that a securing web (7) is provided in the middle between two mirror-symmetrically designed retaining webs (5, 6), which protrudes vertically into the stator carrier (3) and is movable relative to the latter in the radial direction of the rotor arrangement.
dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Statorträgers (3) und des Statorsegmentes (4) über unterschiedliche thermische Ausdehnungsverhalten, wie unterschiedliche Temperatur- und/oder Wärmeausdehungskoeffizient verfügen.Device according to one of claims 1 to 10,
characterized in that the material of the stator carrier (3) and the stator segment (4) have different thermal expansion behavior, such as different temperature and / or thermal expansion coefficient.
dadurch gekennzeichnet, daß die durch Erwärmung verursachte Längung des Statorsegmentes (4) mittels Zwangsführung der Haltestege (5, 6) innerhalb des Statorträgers (3) eine radiale Lageverschiebung des gesamten Statorsegmentes (4) in Richtung der Rotoranordnung bewirkt.Method for the targeted gap adjustment between the stator and rotor arrangement of a turbomachine, the stator arrangement (2) of which has a stator support (3) and at least one stator segment (4) which can be connected to the stator support (3) via at least two retaining webs (5, 6), and the rotor arrangement of which provides at least one row of rotor blades rotatable about an axis of rotation with a plurality of individual rotor blades (1), the rotor blade ends of which face the stator segment (4) and enclose a radial gap (11) therewith,
characterized in that the elongation of the stator segment (4) caused by heating causes a radial displacement of the position of the entire stator segment (4) in the direction of the rotor arrangement by means of positive guidance of the retaining webs (5, 6) within the stator carrier (3).
dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch verursachte Längung des Statorsegmentes (4) durch die Zwangsführung der Haltestege (5, 6) innerhalb des Statorträgers (3) jeweils entlang einer relativ zur Längungsrichtung um einen Winkel 0° < α < 90° oder 90° < α < 180° geneigten Fläche (19, 20) in eine Translationsbewegung des gesamten Statorsegmentes (4) relativ zum Statorträger (3) überführt wird, die im wesentlichen orthogonal zur Längungsrichtung verläuft.Method according to claim 12,
characterized in that the thermally caused elongation of the stator segment (4) by the positive guidance of the holding webs (5, 6) within the stator carrier (3) each along an angle of 0 ° <α <90 ° or 90 ° <α relative to the elongation direction <180 ° inclined surface (19, 20) is converted into a translational movement of the entire stator segment (4) relative to the stator carrier (3), which is essentially orthogonal to the elongation direction.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19938274 | 1999-08-12 | ||
| DE19938274A DE19938274A1 (en) | 1999-08-12 | 1999-08-12 | Device and method for drawing the gap between the stator and rotor arrangement of a turbomachine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP1076161A2 true EP1076161A2 (en) | 2001-02-14 |
| EP1076161A3 EP1076161A3 (en) | 2004-01-14 |
Family
ID=7918205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP00810683A Withdrawn EP1076161A3 (en) | 1999-08-12 | 2000-07-31 | Tip clearance control between rotor and stator of a turbomachine |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6406256B1 (en) |
| EP (1) | EP1076161A3 (en) |
| DE (1) | DE19938274A1 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1293644A1 (en) * | 2001-09-12 | 2003-03-19 | ALSTOM (Switzerland) Ltd | Nozzle vanes support and heat accumulation segment |
| EP1944474A3 (en) * | 2007-01-03 | 2009-03-25 | United Technologies Corporation | Gas turbine shroud seal and corresponding gas turbine engine |
| WO2014158286A1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-10-02 | Thomas David J | Turbine blade track assembly |
| FR3011034A1 (en) * | 2013-09-25 | 2015-03-27 | Snecma | GAME LIMITING DEVICE FOR TURBOMACHINE |
| EP3219923A1 (en) * | 2016-03-16 | 2017-09-20 | United Technologies Corporation | Seal anti-rotation feature |
| EP3767077A1 (en) * | 2019-07-19 | 2021-01-20 | Raytheon Technologies Corporation | Cmc boas arrangement |
| US11073038B2 (en) | 2019-07-19 | 2021-07-27 | Raytheon Technologies Corporation | CMC BOAS arrangement |
| US11073037B2 (en) | 2019-07-19 | 2021-07-27 | Raytheon Technologies Corporation | CMC BOAS arrangement |
| US11248482B2 (en) | 2019-07-19 | 2022-02-15 | Raytheon Technologies Corporation | CMC BOAS arrangement |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6877952B2 (en) * | 2002-09-09 | 2005-04-12 | Florida Turbine Technologies, Inc | Passive clearance control |
| US6733234B2 (en) | 2002-09-13 | 2004-05-11 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Biased wear resistant turbine seal assembly |
| US6883807B2 (en) | 2002-09-13 | 2005-04-26 | Seimens Westinghouse Power Corporation | Multidirectional turbine shim seal |
| DE10247355A1 (en) * | 2002-10-10 | 2004-04-22 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Turbine shroud segment attachment |
| DE10251752C1 (en) * | 2002-11-05 | 2003-10-30 | Klaus-Peter Priebe | Self-regulating turbine set with turbine geometry matched to optimal operating efficiency for differing gas or steam quantities, temperatures and pressures |
| US6926495B2 (en) * | 2003-09-12 | 2005-08-09 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Turbine blade tip clearance control device |
| US6896484B2 (en) * | 2003-09-12 | 2005-05-24 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Turbine engine sealing device |
| US7128522B2 (en) * | 2003-10-28 | 2006-10-31 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Leakage control in a gas turbine engine |
| DE10356586A1 (en) * | 2003-12-04 | 2005-07-07 | Alstom Technology Ltd | compressor rotor |
| GB2416194B (en) * | 2004-07-15 | 2006-08-16 | Rolls Royce Plc | A spacer arrangement |
| US7195452B2 (en) * | 2004-09-27 | 2007-03-27 | Honeywell International, Inc. | Compliant mounting system for turbine shrouds |
| DE102005013798A1 (en) | 2005-03-24 | 2006-09-28 | Alstom Technology Ltd. | Heat release segment for sealing a flow channel of a flow rotary machine |
| DE502005010381D1 (en) | 2005-04-28 | 2010-11-25 | Siemens Ag | Method and device for adjusting a radial gap of an axial flow compressor of a turbomachine |
| US7686575B2 (en) * | 2006-08-17 | 2010-03-30 | Siemens Energy, Inc. | Inner ring with independent thermal expansion for mounting gas turbine flow path components |
| DE102007051027A1 (en) * | 2007-10-25 | 2009-04-30 | Mtu Aero Engines Gmbh | Turbomachine, gap measuring system and method for determining a rotor gap |
| US8052380B2 (en) * | 2008-10-29 | 2011-11-08 | General Electric Company | Thermally-activated clearance reduction for a steam turbine |
| US8021103B2 (en) | 2008-10-29 | 2011-09-20 | General Electric Company | Pressure activated flow path seal for a steam turbine |
| US8128344B2 (en) * | 2008-11-05 | 2012-03-06 | General Electric Company | Methods and apparatus involving shroud cooling |
| GB0910070D0 (en) * | 2009-06-12 | 2009-07-22 | Rolls Royce Plc | System and method for adjusting rotor-stator clearance |
| US8337151B2 (en) * | 2009-06-30 | 2012-12-25 | General Electric Company | System and method for aligning turbine components |
| US9062565B2 (en) * | 2009-12-31 | 2015-06-23 | Rolls-Royce Corporation | Gas turbine engine containment device |
| EP2495399B1 (en) | 2011-03-03 | 2016-11-23 | Safran Aero Booster S.A. | Segmented shroud assembly suitable for compensating a rotor misalignment relative to the stator |
| US9464536B2 (en) | 2012-10-18 | 2016-10-11 | General Electric Company | Sealing arrangement for a turbine system and method of sealing between two turbine components |
| EP2971588A1 (en) | 2013-03-13 | 2016-01-20 | Rolls-Royce Corporation | Dovetail retention system for blade tracks |
| US9506356B2 (en) * | 2013-03-15 | 2016-11-29 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Composite retention feature |
| JP6643225B2 (en) | 2013-06-11 | 2020-02-12 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | Clearance control ring assembly |
| US10436070B2 (en) * | 2013-09-11 | 2019-10-08 | United Technologies Corporation | Blade outer air seal having angled retention hook |
| US9488063B2 (en) * | 2013-09-12 | 2016-11-08 | General Electric Company | Clearance control system for a rotary machine and method of controlling a clearance |
| EP3155229B1 (en) | 2014-06-12 | 2020-03-18 | General Electric Company | Shroud hanger assembly |
| FR3036436B1 (en) * | 2015-05-22 | 2020-01-24 | Safran Ceramics | TURBINE RING ASSEMBLY WITH HOLDING BY FLANGES |
| US10107129B2 (en) | 2016-03-16 | 2018-10-23 | United Technologies Corporation | Blade outer air seal with spring centering |
| US10563531B2 (en) * | 2016-03-16 | 2020-02-18 | United Technologies Corporation | Seal assembly for gas turbine engine |
| EP3228837B1 (en) * | 2016-04-08 | 2019-08-28 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Assembly of turboengine components |
| US10196918B2 (en) * | 2016-06-07 | 2019-02-05 | United Technologies Corporation | Blade outer air seal made of ceramic matrix composite |
| EP3330498B1 (en) * | 2016-11-30 | 2020-01-08 | Rolls-Royce Corporation | Turbine shroud with hanger attachment |
| US10655491B2 (en) | 2017-02-22 | 2020-05-19 | Rolls-Royce Corporation | Turbine shroud ring for a gas turbine engine with radial retention features |
| US11761343B2 (en) * | 2019-03-13 | 2023-09-19 | Rtx Corporation | BOAS carrier with dovetail attachments |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4642024A (en) * | 1984-12-05 | 1987-02-10 | United Technologies Corporation | Coolable stator assembly for a rotary machine |
| FR2597921A1 (en) * | 1986-04-24 | 1987-10-30 | Snecma | SECTORIZED TURBINE RING |
| US4728257A (en) * | 1986-06-18 | 1988-03-01 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Thermal stress minimized, two component, turbine shroud seal |
| GB8903000D0 (en) * | 1989-02-10 | 1989-03-30 | Rolls Royce Plc | A blade tip clearance control arrangement for a gas turbine engine |
| US5228828A (en) * | 1991-02-15 | 1993-07-20 | General Electric Company | Gas turbine engine clearance control apparatus |
| GB9103809D0 (en) * | 1991-02-23 | 1991-04-10 | Rolls Royce Plc | Blade tip clearance control apparatus |
| US5197856A (en) * | 1991-06-24 | 1993-03-30 | General Electric Company | Compressor stator |
| US5333995A (en) * | 1993-08-09 | 1994-08-02 | General Electric Company | Wear shim for a turbine engine |
| FR2711730B1 (en) * | 1993-10-27 | 1995-12-01 | Snecma | Turbomachine equipped with means for controlling the clearances between rotor and stator. |
| US5738490A (en) * | 1996-05-20 | 1998-04-14 | Pratt & Whitney Canada, Inc. | Gas turbine engine shroud seals |
| FR2761119B1 (en) * | 1997-03-20 | 1999-04-30 | Snecma | TURBOMACHINE COMPRESSOR STATOR |
-
1999
- 1999-08-12 DE DE19938274A patent/DE19938274A1/en not_active Ceased
-
2000
- 2000-07-31 EP EP00810683A patent/EP1076161A3/en not_active Withdrawn
- 2000-08-14 US US09/638,015 patent/US6406256B1/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| None |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1293644A1 (en) * | 2001-09-12 | 2003-03-19 | ALSTOM (Switzerland) Ltd | Nozzle vanes support and heat accumulation segment |
| EP1944474A3 (en) * | 2007-01-03 | 2009-03-25 | United Technologies Corporation | Gas turbine shroud seal and corresponding gas turbine engine |
| US9039358B2 (en) | 2007-01-03 | 2015-05-26 | United Technologies Corporation | Replaceable blade outer air seal design |
| WO2014158286A1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-10-02 | Thomas David J | Turbine blade track assembly |
| US9759082B2 (en) | 2013-03-12 | 2017-09-12 | Rolls-Royce Corporation | Turbine blade track assembly |
| US10364693B2 (en) | 2013-03-12 | 2019-07-30 | Rolls-Royce Corporation | Turbine blade track assembly |
| FR3011034A1 (en) * | 2013-09-25 | 2015-03-27 | Snecma | GAME LIMITING DEVICE FOR TURBOMACHINE |
| WO2015044592A1 (en) * | 2013-09-25 | 2015-04-02 | Snecma | Clearance limiting device for a turbomachine and method for removing a cartridge |
| US10138749B2 (en) | 2016-03-16 | 2018-11-27 | United Technologies Corporation | Seal anti-rotation feature |
| EP3219923A1 (en) * | 2016-03-16 | 2017-09-20 | United Technologies Corporation | Seal anti-rotation feature |
| US10436053B2 (en) | 2016-03-16 | 2019-10-08 | United Technologies Corporation | Seal anti-rotation feature |
| EP3767077A1 (en) * | 2019-07-19 | 2021-01-20 | Raytheon Technologies Corporation | Cmc boas arrangement |
| US11073038B2 (en) | 2019-07-19 | 2021-07-27 | Raytheon Technologies Corporation | CMC BOAS arrangement |
| US11073037B2 (en) | 2019-07-19 | 2021-07-27 | Raytheon Technologies Corporation | CMC BOAS arrangement |
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