Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mantelringanordnung für eine Strömungsmaschine.
Stand der Technik
[0002] Bei der Strömungsmaschine kann es sich bspw. um ein Strahltriebwerk handeln, z. B.
um ein Mantelstromtriebwerk. Funktional gliedert sich die Strömungsmaschine in Verdichter,
Brennkammer und Turbine. Etwa im Falle des Strahltriebwerks wird angesaugte Luft vom
Verdichter komprimiert und in der nachgelagerten Brennkammer mit hinzugemischtem Kerosin
verbrannt. Das entstehende Heißgas, eine Mischung aus Verbrennungsgas und Luft, durchströmt
die nachgelagerte Turbine und wird dabei expandiert. Die Turbine ist typischerweise
in mehrere Module untergliedert, kann also bspw. ein Hochdruck- und ein Niederdruckturbinenmodul
aufweisen. Jedes der Turbinenmodule umfasst dann in der Regel mehrere Stufen, wobei
jede Stufe aus einem Leitschaufelkranz und einem stromab darauffolgenden Laufschaufelkranz
aufgebaut ist.
[0003] Die vorliegend in Rede stehende Mantelringanordnung umfasst ein Gehäuseteil und ein
Mantelringsegment, das radial innen an dem Gehäuseteil montiert ist. In einem vollständig
aufgebauten Modul begrenzt das Mantelringsegment den Gaskanal nach radial außen, und
zwar auf axialer Höhe eines Laufschaufelkranzes. Demensprechend kann das Mantelringsegment
bspw. mit einem Dichtsystem bzw. einem Einlaufbelag ausgestattet sein, entlang dem
die Laufschaufeln des Kranzes mit ihren Außendeckbändem streifen. Dies soll, wie z.
B. auch die Bezugnahme auf ein Strahltriebwerk, den vorliegenden Gegenstand illustrieren,
ihn aber zunächst nicht in seiner Allgemeinheit beschränken.
Darstellung der Erfindung
[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine besonders
vorteilhafte Mantelringanordnung anzugeben.
[0005] Dies wird erfindungsgemäß mit der Mantelringanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Konkret
betrifft der Gegenstand die Befestigung bzw. Montage des Mantelringsegments an dem
Gehäuseteil, die mit einem Segmentring erfolgt. Dieser Segmentring wird bzw. ist von
radial innen mit einem Formschlusselement des Gehäuseteils zusammengesetzt. Hierfür
ist der Segmentring umlaufend in eine Mehrzahl Segmente unterteilt, die jeweils für
sich gehandhabt und somit nacheinander von radial innen nach radial außen mit dem
Formschlusselement des Gehäuseteils zusammengesetzt werden können. Der fertig montierte
Segmentring ist axial formschlüssig an dem Gehäuseteil gehalten.
[0006] Der Segmentring bildet ferner eine Auflage, auf welcher das Mantelringsegment aufsitzt
und damit nach radial innen abgestützt ist. Gegenüber einem alternativ denkbaren Lösungsansatz,
nämlich einem Mantelringsegment, das direkt auf einem Gehäusehaken des Gehäuseteils
selbst auf liegt, kann der erfindungsgemäße Ansatz zunächst aus thermischen Gründen
von Vorteil sein. Es kann insbesondere die Abschirmung des Gehäuses verbessert sein,
und auch die Auflage des Mantelringsegments kann zum Gaskanal hin besser abgedichtet
werden. Ferner würden bei einer Lösung mit "Gehäusehaken" an diesem bzw. im Gehäuse
auch vergleichsweise hohe Thermalgradienten anfallen, was die Lebensdauer limitieren
kann.
[0007] Alternativ zum vorliegenden Gegenstand könnte ferner auch das Mantelringsegment selbst
an seinem vorderen Ende ein Aufhängungselement mitbringen, das anstelle des Segmentrings
formschlüssig am Gehäuseteil montiert wird. Dies kann jedoch bereits insoweit nachteilig
sein, als das Mantelringsegment hierfür, um ein hinreichend stabiles Aufhängungselement
zu schaffen, als Gussteil mit entsprechender Dicke vorgesehen werden müsste. Vorliegend
kann das Mantelringsegment hingegen bevorzugt als Blechteil ausgestaltet sein (siehe
unten), was Kosten- und Gewichtsvorteile bietet. Aufgrund des größeren Gewichts ist
ein Gussteil auch in seiner Erstreckung in Umlaufrichtung limitiert, gäbe es über
den gesamten Umlauf also eine größere Zahl an Stößen (Aufheizung in den engen Spalten).
Ferner ist ein Mantelringsegment mit integralen Aufhängungselement auch vergleichsweise
komplex und kostenintensiv, was hinsichtlich Herstellung und auch Wartung nachteilig
sein kann.
[0008] Am Mantelringsegment kann eine Einlaufdichtung angeordnet sein, in welche die Laufschaufeln
bzw. äußere Dichtfinnen der Laufschaufeln einlaufen können.
[0009] Bevorzugte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten
Beschreibung, wobei bei der Darstellung der Merkmale nicht immer im Einzelnen zwischen
Vorrichtungs-, Verfahrens- bzw. Verwendungsaspekten unterschieden wird; jedenfalls
implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen.
Sie betrifft also insbesondere stets sowohl die Mantelringanordnung als auch ein Modul
bzw. Turbinenmodul mit einer solchen, sowie auch entsprechende Verwendungen.
[0010] Generell bezieht sich im Rahmen dieser Offenbarung "axial" auf die Längsachse des
Turbinenmoduls, mithin also die Längsachse der Strömungsmaschine, die bspw. mit einer
Drehachse der Rotoren zusammenfällt. "Radial" betrifft die dazu senkrechten, davon
weg weisenden Radialrichtungen, und ein "Umlauf" bzw. "umlaufend" oder die "Umlaufrichtung"
betreffen die Drehung um die Längsachse. "Vorne" und "hinten" beziehen sich auf die
axiale Strömungsrichtungskomponente des Heißgases, dieses passiert also "vordere"
Teile axial vor "hinteren" Teilen. "Ein" und "eine" sind im Rahmen dieser Offenbarung
ohne ausdrücklich gegenteilige Angabe als unbestimmte Artikel und damit immer auch
als "mindestens ein" bzw. "mindestens eine" zu lesen.
[0011] Das Mantelringsegment stützt sich mit seinem axial vorderen Ende an dem Segmentring
ab, mit seinem axial hinteren Ende liegt es bevorzugt am Außendeckband des darauffolgenden
Leitschaufelkranzes auf. Im Zuge der Erstherstellung wird ein Modul üblicherweise
von axial vorne nach axial hinten aufgebaut, vorliegend kann also bspw. zunächst der
Segmentring am Gehäuseteil montiert und kann anschließend das Mantelringsegment eingelegt
werden. Ein besonderer Vorteil vorliegend liegt jedoch darin, dass mit dem segmentierten
Segmentring auch eine Montage bzw. Demontage von axial vorne möglich ist. Dies kann
insbesondere bei einer Überholung der Strömungsmaschine von Vorteil sein, siehe unten
im Detail.
[0012] Der Segmentring bzw. dessen Segmente können bspw. durch Drehen und Fräsen aus einem
Schmiedering hergestellt werden. Die Segmente können aber auch Gussteile sein (in
Verbindung mit einer Nachbearbeitung der Funktionsflächen). Schließlich ist auch eine
generative Herstellung möglich, kann der Segmentring bzw. können die Segmente also
additiv Schicht für Schicht aus einem zuvor formlosen bzw. - neutralen Werkstoff aufgebaut
werden. Der Segmentring kann in einem Axialschnitt betrachtet an seinem radial inneren
Ende bspw. eine umgekehrte T-Form bilden. Seine Innenumfangsfläche kann bevorzugt
eine Dichtung zu einem axial vorgelagerten Gaskanalbauteil bilden, bspw. eine Kolbenringlauffläche
darstellen.
[0013] Der montierte Segmentring ist an dem Formschlusselement axial formschlüssig gehalten.
Dazu kann das Formschlusselement des Gehäuseteils z. B. eine nach radial innen offene
Nut sein, in welche der Segmentring mit einem nach radial außen hervortretenden Steg
eingreift.
[0014] In bevorzugter Ausgestaltung ist die Anordnung genau umgekehrt, ist also das Formschlusselement
des Gehäuseteils ein nach radial innen hervortretender Steg, der in einer nach radial
außen offenen Aufnahme des Segmentrings sitzt. Die einzelnen Segmente des Segmentrings
werden bzw. sind nach radial außen auf den Steg des Gehäuseteils aufgeschoben. In
Axialschnitten betrachtet können die Segmente jeweils in einem radial äußeren Abschnitt
U-förmig sein, die U-Form wird auf den Steg aufgeschoben.
[0015] In bevorzugter Ausgestaltung erstreckt sich der Steg des Gehäuseteils in einem Axialschnitt
betrachtet unter einem Winkel von höchstens 30° zur radialen Richtung, wobei höchstens
20° bzw. 10° weiter bevorzugt sind. Betrachtet wird hierbei der kleinere von zwei
Winkeln, die eine in dem Axialschnitt in den Steg gelegte Gerade mit der radialen
Richtung einschließt. Bevorzugt liegt der Steg in dem Axialschnitt betrachtet senkrecht
zur Längsachse, beträgt der Winkel also 0°. Dies kann das Design und auch den Zusammenbau
vereinfachen, wenngleich im Allgemeinen auch mit einem schrägen Steg noch eine Montage
von innen möglich ist, solange das Montagespiel und die Elastizität der Segmente Hinterschnitte
überbrücken können (die sich mit zunehmendem Winkel ergeben).
[0016] Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Sicherungsring vorgesehen, an dem die
Segmente des Segmentrings nach radial innen abgestützt aufsitzen. Der Sicherungsring
drückt die Segmente nach radial außen in eine Anlage an dem Formschlusselement. Dazu
kann sich der Sicherungsring in Umlaufrichtung unterbrechungsfrei erstrecken. Alternativ
zu einem Sicherungsring ist im Allgemeinen auch eine Radialsicherung der Segmente
mit bzw. über ein Gehäuseteil denkbar, könnte also bspw. ein axial vorgelagertes Gehäuseteil
eine entsprechende Fixierung der Segmente schaffen.
[0017] In bevorzugter Ausgestaltung ist der Sicherungsring, der umlaufend in sich geschlossen
(unterbrechungsfrei durchgehend) ist, axial in eine Aufnahme in dem Segmentring eingepresst.
Mit Blick auf die bevorzugte Montier- bzw. Demontierbarkeit von axial vorne ist die
Aufnahme bevorzugt nach axial vorne gewandt, der Sicherungsring also nach axial hinten
eingepresst. Der Sicherungsring ist in der Aufnahme durch einen Presssitz gehalten.
[0018] In bevorzugter Ausgestaltung bildet der Segmentring an der Aufnahme einen radial
hervortretenden Vorsprung, hinter dem der Sicherungsring axial formschlüssig gehalten
ist. Bevorzugt ist dieser Vorsprung an einer nach radial innen weisenden Innenwandfläche
des Segmentrings ausgebildet, an welcher der eingesetzte Sicherungsring mit einer
Außenwandfläche anliegt. Der Vorsprung ist derart bemessen, dass der Sicherungsring
axial eingepresst werden kann, dann aber axial entgegengesetzt gesichert ist. Bevorzugt
wird dies durch eine schräg angestellte Flanke (Sägezahnprofil) unterstützt, entlang
welcher der Sicherungsring beim Einpressen rutscht.
[0019] In bevorzugter Ausgestaltung ist das Mantelringsegment ein Blechteil, was bspw. in
Kostenhinsicht (Erstherstellung und auch Wartung), aber auch das Gewicht betreffend
von Vorteil sein kann. Radial innen an dem Blechteil kann eine Dichtung befestigt
sein (z. B. angelötet), etwa eine sogenannte Honigwabendichtung. Im Allgemeinen ist
ein Blechteil indes nicht zwingend und lassen sich viele der genannten Vorteile (z.
B. Montierbarkeit "von vorne") auch mit einem als Gussteil oder generativ hergestellten
Mantelringsegment erreichen.
[0020] Die im Folgenden geschilderten Ausführungsformen betreffen die Orientierung bzw.
Erstreckung der Stoßkanten, mit welchen die Segmente des Segmentrings in Umlaufrichtung
aneinandergrenzen. Zwei umlaufend nächstbenachbarte Segmente haben an einem jeweiligen
Stoß zueinander komplementäre Stoßkanten.
[0021] Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat zumindest eines der Segmente Stoßkanten,
die in axialer Richtung gesehen parallel zueinander liegen. Beim Zusammensetzen des
Segmentrings, wenn also die einzelnen Segmente nacheinander nach radial außen eingesetzt
werden, lässt sich das Segment mit den zueinander parallelen Stoßkanten auch ein-
bzw. aufschieben, wenn die umlaufend nächstbenachbarten Segmente bereits in ihrer
Montageposition angeordnet sind. Das Segment kann entlang einer zu seinen Stoßkanten
parallelen Einsetzrichtung eingeschoben werden. In der Einsetzrichtung wird das Segment
in seine Position im Segmentring gebracht. Bezogen auf den Segmentring im Gesamten
sind die zueinander parallelen Stoßkanten bevorzugt derart orientiert, dass sie bzw.
ihre Verlängerungen zur gegenüberliegenden Seite des Segmentrings hin den Kreismittelpunkt
des Segmentrings mittig einfassen.
[0022] In bevorzugter Ausgestaltung hat in Umlaufrichtung jedes zweite Segment jeweils für
sich zueinander parallele Stoßkanten. Bevorzugt sind die Segmente mit den je Segment
zueinander parallelen Stoßkanten untereinander baugleich und sind auch die dazwischen
angeordneten, komplementären Segmente untereinander baugleich, sodass der gesamte
Segmentring mit nur zwei unterschiedlichen Segmenttypen aufgebaut werden kann.
[0023] Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist bzw. sind die Segmente derart gefasst,
dass der Segmentring im Idealfall aus sogar nur einem einzigen Segmentringtyp aufgebaut
werden kann. Dies lässt sich mit einer Stoßkante erreichen, die in axialer Richtung
gesehen schräg zur Radialrichtung orientiert ist. Konkret schließt die schräge Stoßkante
mit einer Verbindungslinie, die sich diagonal durch das Segment zur äußeren Ecke der
schrägen Stoßkante erstreckt, einen Winkel α von mindestens 85° und höchstens 110°
ein. Weitere bevorzugte Obergrenzen liegen bei höchstens 100° bzw. 95°, weitere bevorzugte
Untergrenzen liegen (davon unabhängig) bei mindestens 88° bzw. 90° (jeweils in der
Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt). Durch eine entsprechende Begrenzung
des Winkels α lässt sich das Segment auch dann einsetzen, wenn die umlaufend nächstbenachbarten
Segmente bereits in ihrer Montageposition angeordnet sind. Das Segment kann hierbei
zunächst mit der entgegengesetzten Stoßkante in Position gebracht und dann gewissermaßen
in eine Anlage mit der schrägen Stoßkante hineingedreht werden, vgl. Figur 4 zur Illustration.
[0024] In bevorzugter Ausgestaltung sind sämtliche Segmente baugleich zueinander, also drehsymmetrisch
um die Längsachse. Das Vorhalten und Montieren von nur einem einzigen Segmentringtyp
kann die Montage und die Lagerhaltung vereinfachen.
[0025] Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist an einem Stoß, an dem zwei Segmente mit
ihren Stoßkanten aneinandergrenzen, ein Dichteinsatz eingesetzt, vorzugsweise ein
Dichtblech. Dazu ist in jedem dieser beiden Segmente eine zu dem Stoß offene Tasche
vorgesehen; der Dichteinsatz ist darin axial gehalten und erstreckt sich über den
Stoß hinweg. Damit diese Segmente trotzdem noch von radial innen her zusammengesetzt
werden können, ist eine der Taschen bevorzugt nach radial außen offen. Bei der Montage
wird der Dichteinsatz dann in der anderen Tasche platziert, die nach radial innen
und außen geschlossen ist, beim Positionieren des anderen Segments rutscht er dann
in die nach radial außen offene Tasche.
[0026] Die Erfindung betrifft auch ein Turbinenmodul mit einer vorliegend offenbarten Mantelringanordnung.
Radial innerhalb des Mantelringsegments ist ein Laufschaufelkranz angeordnet. Bevorzugt
weist das Turbinenmodul axial nachgelagert einen Leitschaufelkranz auf, auf dessen
Außendeckband das Mantelringsegment mit seinem axial hinteren Ende aufsitzt (nach
radial innen abgestützt). Bevorzugt ist die Mantelringanordnung mit dem Mantelringsegment
Teil der axial vordersten Stufe des Moduls, weil damit ein Ausbau von axial vorne
möglich ist. Selbstverständlich können jedoch auch andere bzw. sämtliche Stufen des
Turbinenmoduls mit einer erfindungsgemäßen Mantelringanordnung ausgestattet sein.
[0027] Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Überholen eines entsprechenden Turbinenmoduls,
wobei das Mantelringsegment durch Demontieren des Segmentrings von axial vorne ausgebaut
wird. Die einzelnen Module (Niederdruck bzw. Hochdruck etc.) der Turbine lassen sich
vergleichsweise einfach voneinander trennen, womit jedes Modul von axial vorne und
axial hinten zugänglich ist. Die Zugänglichkeit von axial vorne kann auch insoweit
von Vorteil sein, als axial vordere Bauteile stärker belastet sein können.
[0028] Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines entsprechenden Turbinenmoduls bzw.
einer vorliegend offenbarten Mantelringanordnung in einer Strömungsmaschine, insbesondere
in einem Strahltriebwerk, bspw. einem Mantelstromtriebwerk.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0029] Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert,
wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in anderer
Kombination erfindungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht im Einzelnen
zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird.
[0030] Im Einzelnen zeigt
- Figur 1
- ein Mantelstromtriebwerk in einem Axialschnitt;
- Figur 2
- eine erfindungsgemäße Mantelringanordnung als Teil des Mantelstromtriebwerks gemäß
Figur 1 in einem Axialschnitt;
- Figur 3
- einen Ausschnitt eines Segmentrings der Anordnung gemäß Figur 2 in einem Schnitt senkrecht
zur axialen Richtung;
- Figur 4
- als Alternative zu Figur 3 eine weitere Möglichkeit zur Orientierung der Stoßkanten
der einzelnen Segmente.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
[0031] Fig. 1 zeigt eine Strömungsmaschine 1, konkret ein Mantelstromtriebwerk, in einem Axialschnitt.
Die Strömungsmaschine 1 gliedert sich funktional in Verdichter 1a, Brennkammer 1b
und Turbine 1c. Sowohl der Verdichter 1a als auch die Turbine 1c sind jeweils aus
mehreren Stufen aufgebaut, jede Stufe setzt sich aus einem Leit- und einem darauffolgenden
Laufschaufelkranz zusammen. Die Laufschaufelkränze rotieren im Betrieb um die Längsachse
2 der Strömungsmaschine 1. Im Verdichter 1a wird die angesaugte Luft komprimiert,
und dann in der nachgelagerten Brennkammer 1b mit hinzugemischtem Kerosin verbrannt.
Das Heißgas durchströmt den Heißgaskanal 3 und treibt dabei die Laufschaufelkränze
an, die um die Längsachse 2 rotieren.
[0032] Fig. 2 zeigt eine Mantelringanordnung 20, die als Teil eines Moduls der Turbine 1c vorgesehen
ist. Sie weist ein Gehäuseteil 21 und ein Mantelringsegment 22 auf, an dem radial
innen eine Dichtung 23 angeordnet ist, vorliegend ein Einlaufbelag in Form einer Honigwabendichtung.
Das Mantelringsegment 22 fasst die Laufschaufeln 24 nach radial außen ein.
[0033] Zur Montage des Mantelringsegments 22 an dem Gehäuseteil 21 ist ein Segmentring 25
vorgesehen, der in Umlaufrichtung in eine Mehrzahl Segmente untergliedert ist (vgl.
Fig. 3 und 4). Die einzelnen Segmente des Segmentrings 25 werden von radial innen
mit einem Formschlusselement 26 des Gehäuseteils 21 zusammengesetzt. Das Formschlusselement
26 ist vorliegend als nach radial innen hervortretender Gehäusesteg vorgesehen, auf
den die Segmente des Segmentrings 25 aufgeschoben werden, bis der Gehäusesteg in einer
Aufnahme 25a des Segmentrings 25 eine radiale Anlage findet. Die Segmente des Segmentrings
sind dann auch axial formschlüssig gehalten. Der Segmentring 25 bildet eine Auflage
27, die das Mantelringsegment 22 an seinem axial vorderen Ende nach radial innen abstützt.
Um die Segmente des Segmentrings 25 radial in Position zu halten, ist ein Sicherungsring
28 eingesetzt. Dieser erstreckt sich umlaufend unterbrechungsfrei und wird axial in
eine Aufnahme 29 des Segmentrings 25 eingepresst. In der Aufnahme 29 ist er hinter
einem Vorsprung 30 axial formschlüssig gehalten.
[0034] In dem Formschlusselement 26 bzw. dem Gehäusesteg des Gehäuseteils 21 ist eine Bohrung
31 vorgesehen, die zum Zuführen eines Kühlfluids genutzt werden kann (und optional
ist). Ferner sind auch die radial zwischen dem Gehäuseteil 21 und dem Mantelringsegment
22 angeordneten Abschirmbleche 32 optional, der erfindungsgemäße Ansatz ließe sich
ebenso mit einem Isoliermaterial oder dergleichen zwischen dem Gehäuseteil 21 und
dem Mantelringsegment 22 realisieren.
[0035] Fig. 3 zeigt den Segmentring 25 in einem zur Längsachse 2 senkrechten Schnitt (der Übersichtlichkeit
halber ohne Schraffur), und zwar einen Ausschnitt des Segmentrings mit einigen Segmenten
35, 36. Die Segmente 35, 36 haben umlaufseitig jeweils Stoßkanten 35a, 36a, mit denen
sie aneinandergrenzen. Bei der Anordnung gemäß Fig. 3 ist der Segmentring 25 aus zwei
Segmentringtypen aufgebaut. Es gibt einerseits die Segmente 35, deren Stoßkanten 35a
je Segment 35 parallel zueinander liegen. Diese Segmente 35 und die komplementären
Segmente 36 folgen abwechselnd aufeinander. Aufgrund der zueinander parallelen Stoßkanten
35a können die Segmente 35 jeweils in einer Einschieberichtung 37 in ihre Montageposition
geschoben werden, zuvor werden die nächstbenachbarten Segmente 36 in Position gebracht.
[0036] Fig. 4 zeigt zu Fig. 3 alternative Segmente 40, mit denen der gesamte Segmentring 25 aus
einem einzigen Segmentringtyp aufgebaut werden kann. Dazu liegt eine Stoßkante 40a
derart schräg, dass sie mit einer Verbindungslinie 41 einen Winkel α von rund 90°
einschließt. Die entgegengesetzte Stoßkante 40b ist komplementär schräg, sie bildet
an einer Innenumfangsfläche 42 des Segmentrings einen stumpfen Winkel und an der Außenumfangsfläche
43 einen spitzen Winkel. Beim Einsetzen kann ein entsprechendes Segment 40, wenn die
umlaufend nächstbenachbarten Segmente 40 bereits Montageposition sind, zunächst mit
der Stoßkante 40b eingehakt werden. Anschließend wird das Segment 40 seine Montageposition
hineingedreht.
[0037] Unabhängig von der Gestaltung der Segmente 35, 40 im Einzelnen, sind an den Stößen
45 jeweils Dichteinsätze 46 vorgesehen.
BEZUGSZEICHENLISTE
Strömungsmaschine |
1 |
Verdichter |
1a |
Brennkammer |
1b |
Turbine |
1c |
Längsachse |
2 |
Heißgaskanal |
3 |
Mantelringanordnung |
20 |
Gehäuseteil |
21 |
Mantelringsegment |
22 |
Dichtung |
23 |
Laufschaufel |
24 |
Segmentring |
25 |
Aufnahme |
25a |
Formschlusselement |
26 |
Auflage |
27 |
Sicherungsring |
28 |
Aufnahme |
29 |
Vorsprung |
30 |
Bohrung |
31 |
Abschirmbleche |
32 |
Segment |
35 |
Stoßkante |
35a |
Segment |
36 |
Stoßkante |
36a |
Segment |
40 |
Stoßkanten |
40a,b |
Verbindungslinie |
41 |
Innenumfangsfläche |
42 |
Außenumfangsfläche |
43 |
1. Mantelringanordnung (20) für eine Strömungsmaschine (1), mit
einem Gehäuseteil (21),
einem Mantelringsegment (22), welches, jeweils bezogen auf eine Längsachse (2) der
Strömungsmaschine (1), dazu vorgesehen ist, einen Laufschaufelkranz nach radial außen
einzufassen und dazu radial innerhalb des Gehäuseteils angeordnet ist, und
mit einem umlaufend in Segmente (35, 36, 40) unterteilten Segmentring (25), mit welchem
das Mantelringsegment (22) an dem Gehäuseteil (21) befestigt ist,
wobei der Segmentring (25) axial formschlüssig an einem Formschlusselement (26) des
Gehäuseteils (21) angeordnet ist, wozu ein jeweiliges Segment (35, 36, 40) des Segmentrings
(25) jeweils nach radial außen mit dem Formschlusselement (26) zusammengesetzt ist,
und wobei der Segmentring (25) eine Auflage (27) bildet, auf welcher das Mantelringsegment
(22) mit einem axial vorderen Ende nach radial innen abgestützt aufsitzt.
2. Mantelringanordnung (20) nach Anspruch 1, bei welcher das Formschlusselement (26)
des Gehäuseteils (21) ein nach radial innen hervortretender Steg ist, der in einer
nach radial außen offenen Aufnahme (25a) des Segmentrings (25) angeordnet ist.
3. Mantelringanordnung (20) nach Anspruch 2, bei welcher sich der Steg in einem Axialschnitt
betrachtet unter einem Winkel von höchstens 30° zur radialen Richtung erstreckt.
4. Mantelringanordnung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Sicherungsring
(28), von dem die Segmente (35, 36, 40) des Segmentrings (25) nach radial außen in
eine Anlage an dem Formschlusselement (26) gedrückt werden.
5. Mantelringanordnung (20) nach Anspruch 4, bei welcher der Sicherungsring (28), der
umlaufend geschlossen vorgesehen ist, axial in eine Aufnahme (29) in dem Segmentring
(25) eingepresst ist.
6. Mantelringanordnung (20) nach Anspruch 5, bei welcher der Sicherungsring (28) in einem
Axialschnitt betrachtet in der Aufnahme (29) hinter einem Vorsprung (30) axial formschlüssig
gehalten ist.
7. Mantelringanordnung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher das Mantelringsegment
(22) ein Blechteil ist und/oder bei welcher am Mantelringsegment eine Einlaufdichtung
angeordnet ist.
8. Mantelringanordnung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die Segmente
(35, 36) des Segmentrings umlaufend mit Stoßkanten (35a, 36a) aneinandergrenzen, wobei
zumindest eines (35) der Segmente (35, 36) Stoßkanten (35a) hat, die in axialer Richtung
gesehen parallel zueinander liegen.
9. Mantelringanordnung (20) nach Anspruch 8, bei welcher umlaufend jedes zweite Segment
(35) Stoßkanten (35a) hat, die in axialer Richtung gesehen parallel zueinander liegen.
10. Mantelringanordnung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher die Segmente
(40) des Segmentrings (25) umlaufend mit Stoßkanten (40a,b) aneinandergrenzen, wobei
zumindest eines der Segmente (40) eine schräge Stoßkante (40a) hat, die in axialer
Richtung gesehen mit einer Verbindungslinie (41), die sich zwischen einem Schnittpunkt
der schrägen Stoßkante (40a) mit einer Außenumfangslinie (43) des Segmentrings (25)
und einem Schnittpunkt der entgegengesetzten Stoßkante (40b) mit einer Innenumfangslinie
(42) des Segmentrings (25) erstreckt, einen Winkel α einschließt, der mindestens 85°
und höchstens 110° beträgt.
11. Mantelringanordnung (20) nach Anspruch 10, bei welcher sämtliche Segmente (40) des
Segmentrings zueinander baugleich sind.
12. Mantelringanordnung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem an einem
Stoß (45), an dem zwei Segmente (35, 36, 40) mit ihren Stoßkanten (35a, 36 a, 40 a,
40b) aneinandergrenzen, ein Dichteinsatz (46) angeordnet ist.
13. Turbinenmodul mit einer Mantelringanordnung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche
und mit einem Laufschaufelkranz, den das Mantelringsegment (22) nach radial außen
einfasst, wobei die Mantelringanordnung (20) und damit der Segmentring (25) bevorzugt
Teil an einer axial vorderen Stufe des Turbinenmoduls sind.
14. Verfahren zum Überholen eines Turbinenmoduls nach Anspruch 13, bei welchem das Mantelringsegment
(22) durch Demontieren des Segmentrings (25) von axial vorne ausgebaut wird.
15. Verwendung einer Mantelringanordnung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder eines
Turbinenmoduls gemäß Anspruch 12 oder 13 in einer Strömungsmaschine (1), insbesondere
in einem Strahltriebwerk.