STATORVORRICHTUNG ZUR ANORDNUNG INNERHALB EINES VORGEGEBENEN TURBINENGEHÄUSES EINER STRÖMUNGSMASCHINE, VERBINDUNGSSYSTEM FÜR EINE STRÖMUNGSMASCHINE, SOWIE STRÖMUNGSMASCHINE

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Statorvorrichtung (8) zur Anordnung innerhalb eines vorgegebenen Turbinengehäuses (2) einer Strömungsmaschine (100), wobei die Statorvorrichtung (8) an deren radialer Außenseite (9) ein axial vorderes Verbindungselement (10) mit einer radial nach innen gerichteten, vorderen Verbindungsfläche (11) zum Verbinden mit einer vorderen Aufnahmefläche (5) des Turbinengehäuses, und ein axial hinteres Verbindungselement (12) mit einer radial nach außen gerichteten, hinteren Verbindungsfläche (13) zum Verbinden mit einer hinteren Aufnahmefläche (7) des Turbinengehäuses aufweist, wobei die hintere Verbindungsfläche in einer Umfangsrichtung (U) exzentrisch zur hinteren Aufnahmefläche vorgekrümmt ist; das hintere Verbindungselement einen hinteren, sich von einer Plattform (31) der Statorvorrichtung im Wesentlichen geradlinig weg erstreckenden Stegabschnitt (14) aufweist, welcher an dessen radial äußerem Ende (15) die hintere Verbindungsfläche ausbildet; und der Stegabschnitt an dessen radial äußerem Ende entlang der Umfangsrichtung verteilte, axial erstreckende Vorsprünge (16) zur radialen Sicherung der Statorvorrichtung (8) an dem Turbinengehäuse aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Statorvorrichtung zur Anordnung innerhalb eines vorgegebenen Turbinengehäuses einer Strömungsmaschine, ein Verbindungssystem sowie eine zugehörige Strömungsmaschine. Die Statorvorrichtung kann insbesondere radial innenliegend zum Turbinengehäuse angeordnet werden. Die Statorvorrichtung weist an deren radialer Außenseite ein axial vorderes Verbindungselement mit einer der vorderen Aufnahmefläche des Turbinengehäuses zugehörigen, nach radial innen gerichteten, vorderen Verbindungsfläche und ein axial hinteres Verbindungselement mit einer der hinteren Aufnahmefläche des Turbinengehäuses zugehörigen, nach radial außen gerichteten, hinteren Verbindungsfläche auf.

[0002] Das Verbindungssystem umfasst ein ringförmiges Turbinengehäuse, welches eine Mittelachse, eine Radialrichtung und eine Umfangsrichtung definiert. Das Turbinengehäuse weist an dessen radialer Innenseite eine axial vordere Aufnahme mit einer radial nach außen gerichteten, vorderen Aufnahmefläche und eine axial hintere Aufnahme mit einer radial nach innen gerichteten, hinteren Aufnahmefläche auf.

[0003] Eine Turbine, welche einer Brennkammer der Strömungsmaschine in Strömungsrichtung folgt, kann samt ihren Komponenten durch die Heißgasströmung einer hohen thermischen und mechanischen Belastung ausgesetzt sein. Bei einer in Umfangsrichtung breiten Statorvorrichtung kann es vorkommen, dass sich die Verbindungselemente, insbesondere deren Verbindungsflächen zum Verbinden mit den Aufnahmeflächen, in einem Heißzustand der Strömungsmaschine, entwölben bzw. entkrümmen, sodass eine jeweilige Krümmung aufgeweitet wird. Infolge des radialen Temperaturgradienten, insbesondere einem Temperaturunterschied zwischen den Aufnahmen und den Verbindungselementen kann es somit vorkommen, dass sich die Aufnahmeflächen und die Verbindungsflächen nicht vollständig in Umfangsrichtung kontaktieren, sondern sich lediglich lokal kontaktieren, sodass Lücken zwischen den besagten Flächen entstehen. Eine Dichtwirkung des Verbindungssystems kann dadurch für die Strömungsmaschine unzureichend sein. Darüber hinaus kann der mangelnde Kontakt der besagten Flächen einen negativen Effekt auf die Steifigkeit in Bezug auf die gekoppelte Schwingung des Verbindungssystems haben.

[0004] Es sind Lösungen bekannt, welche in Umfangsrichtung schmale Statorvorrichtungen verwenden, sodass die Entwölbung reduziert ist. Jedoch sind dadurch nachteilig mehr Einzelteile notwendig, sodass ein Verfahren zum Verbinden der Einzelteile ineffizienter ist.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende Statorvorrichtung, ein Verbindungsystem für eine Strömungsmaschine und eine Strömungsmaschine bereitzustellen, sodass in einem Heißzustand der Strömungsmaschine eine verbesserte Dichtwirkung und eine höhere Steifigkeit erzielt werden kann.

[0006] Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.

[0007] Durch einen Aspekt der Erfindung ist eine Statorvorrichtung zur Anordnung in einem vorgegebenen Turbinengehäuse einer Strömungsmaschine bereitgestellt, wobei die Statorvorrichtung an deren radialer Außenseite ein axial vorderes Verbindungselement mit einer radial nach innen gerichteten, vorderen Verbindungsfläche zum Verbinden mit einer vorderen Aufnahmefläche des Turbinengehäuses, und ein axial hinteres Verbindungselement mit einer radial nach außen gerichteten, hinteren Verbindungsfläche zum Verbinden mit einer hinteren Aufnahmefläche des Turbinengehäuses aufweist, wobei die hintere Verbindungsfläche in Umfangsrichtung exzentrisch zur hinteren Aufnahmefläche vorgekrümmt ist, das hintere Verbindungselement einen hinteren, sich von einer Plattform der Statorvorrichtung im Wesentlichen geradlinig weg erstreckenden Stegabschnitt aufweist, welcher an dessen radial äußerem Ende die hintere Verbindungsfläche ausbildet; und der Stegabschnitt an dessen radial äußerem Ende entlang der Umfangsrichtung verteilte, axial erstreckende Vorsprünge zur radialen Sicherung der Statorvorrichtung an dem Turbinengehäuse aufweist.

[0008] Das Turbinengehäuse ist insbesondere vorgegeben und damit keine Komponente der erfindungsgemäßen Statorvorrichtung. Die Statorvorrichtung ist insbesondere dazu geeignet und darauf abgestimmt, innerhalb des Turbinengehäuses angeordnet bzw. in das Turbinengehäuse eingebaut zu werden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Statorvorrichtung in Umfangsrichtung lediglich abschnittsweise bzw. segmentweise, also nicht vollumfänglich ausgebildet ist. Vielmehr kann es vorgesehen sein, dass mehrere Statorvorrichtungen in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet werden.

[0009] Insbesondere dadurch, dass die hintere Verbindungsfläche im Kaltzustand exzentrisch vorgekrümmt ist, kann sich diese in einem eingebauten Zustand innerhalb des Turbinengehäuses vorteilhaft im Heißzustand derart entwölben, dass diese konzentrisch mit der hinteren Aufnahmefläche gekrümmt ist. Somit kann erreicht werden, dass die hintere Verbindungsfläche im eingebauten Zustand in Umfangsrichtung im Wesentlichen vollständig an der hinteren Aufnahmefläche flächig anliegen. Somit wird zwischen der hinteren Aufnahmefläche und der zugehörigen, flächig kontaktierenden hinteren Verbindungsfläche eine Dichtwirkung deutlich verbessert. Insbesondere können die Aufnahmen und die jeweils zugehörigen Verbindungselemente zumindest an den Kontaktflächen, also den Verbindungs- und Aufnahmeflächen, formschlüssig verbunden sein. Dies macht die Verbindung zwischen dem Turbinengehäuse und der Statorvorrichtung im Heißzustand in Bezug auf Schwingungen steif, sodass vorteilhaft diese Verbindnung in einem Langzeitbetrieb äußerst robust und wartungsarm sein kann.

[0010] Insbesondere kann die Statorvorrichtung im eingebauten Zustand aufgrund der auftreffenden Heißgasströmung eine axiale Kraft auf die Statorvorrichtung ausgesetzt sein, sodass sich die radial außen verbundene Statorvorrichtung entsprechend eines einseitig eingespannten Biegeträgers verhalten kann. Daraus folgt, dass auf das axial vordere Verbindungselement ein radial nach innen gerichtete Kraft wirken kann. Vorteilhafterweise wird durch die vordere Verbindungsfläche auf die vordere Aufnahmefläche gepresst, sodass neben der formschlüssigen Verbindung eine kraftschlüssige Verbindung bestehen kann. Entsprechend kann auf das axial hintere Verbindungselement ein radial nach außen gerichtete Kraft wirken, sodass vorteilhaft die hintere Verbindungsfläche auf die hintere Aufnahmefläche gepresst wird und neben der formschlüssigen Verbindung eine kraftschlüssige Verbindung bestehen kann. Dies kann die Steifigkeit des Verbindungssystems weiter verbessern, sodass die Steifigkeit des Verbindungssystems im Heißzustand in Bezug auf Schwingungen vorteilhaft weiter verbessert werden kann und verbessert in einem Langzeitbetrieb äußerst robust und wartungsarm sein kann.

[0011] Es kann also in einem eingebauten Zustand vorgesehen sein, dass zum Verbinden des Turbinengehäuses mit der Statorvorrichtung sich zumindest die hintere Aufnahmefläche und die hintere Verbindungsfläche im Kaltzustand lediglich bereichsweise, jedoch im Heißzustand flächig und abdichtend kontaktieren.

[0012] Insbesondere kann es im eingebauten Zustand vorgesehen sein, dass die exzentrischen, hinteren Verbindungsflächen im Wesentlichen vollständig, insbesondere außerhalb der Vorsprünge vollständig, durch das Stegelement unterstützt sind. Eine Lastübertragung von der Statorvorrichtung kann somit vorteilhaft im Wesentlichen oder vollständig im Bereich der Unterstützung in das Turbinengehäuse erfolgen, sodass vorteilhaft weniger Spannungen aufgrund reduzierter Biegelasten hervorgerufen werden. Insbesondere kann eine gleichmäßige Aufnahmesteifigkeit des Stegabschnittes in der Umfangsrichtung betrachtet vorgesehen sein, sodass die Lasten gleichmäßig übertragen werden können. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Vorsprünge aufgrund ihrer Abmessungen und Form, insbesondere im Vergleich zu einer durchgehenden Schiene, weich genug sind, um keine Radiallasten aufzunehmen, insbesondere dadurch, da diese verformbar sein können und somit in radialer Richtung ausweichen können.

[0013] Die Statorvorrichtung kann insbesondere in das Turbinengehäuse eingebracht und verbunden, insbesondere eingehängt oder eingehakt werden, sowie mittels ein entsprechendes Sicherungsmittels der Verbindungsvorrichtung in dessen Lage gesichert werden. Insbesondere können mehrere Statorvorrichtungen innenliegend zum Turbinengehäuse in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sein, sodass das Turbinengehäuse vollumfänglich mit Statorvorrichtungen verbunden sein kann. Beispielsweise kann eine Statorvorrichtung ein Kreissegment mit einem Mittelpunktswinkel von 30° abdecken, sodass das Turbinengehäuse beispielsweise mit 12 Statorvorrichtungen verbunden sein kann.

[0014] Unter der Statorvorrichtung kann insbesondere ein feststehendes Bauteil verstanden werden, insbesondere wenn es auch einen Rotor gibt. Die Statorvorrichtung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, die Heißgasströmung mit einem bestimmten Drall auf die Rotoren zu lenken. Beispielsweise kann die Statorvorrichtung als Leitschaufel, Leitschaufelsegment bzw. Leitschaufelcluster oder als Outer-Air-Seal ausgebildet sein.

[0015] Insbesondere definiert die Ringform des Turbinengehäuses die Mittelachse, welche sich zentrisch innerhalb des Ringes in Strömungsrichtung erstreckt. Die Mittelachse des Turbinengehäuses kann insbesondere einer Mittelachse der Strömungsmaschine entsprechen. Unter "axial" ist insbesondere in Bezug zu der Mittelachse zu verstehen, wobei unter "axial vorne" näher zu einem Einlass für die Heißgasströmung des Turbinengehäuses zu verstehen ist. Des Weiteren definiert die Ringform die Radialrichtung bzw. eine Vielzahl von Radialrichtungen, welche von der Mittelachse ausgehend sich senkrecht zur Mittelachse, insbesondere orthogonal zur Ringform, erstreckt. Unter "radial" ist insbesondere in Bezug zu der Radialrichtung zu verstehen, wobei unter "radial innen" näher zur Mittelachse zu verstehen ist. Unter "nach radial innen gerichtet" ist insbesondere in Richtung der Mittelachse, zumindest im Wesentlichen und nicht zwingend parallel zur Radialrichtung, zu verstehen. Weiterhin definiert die Ringform die Umfangsrichtung, welche sich senkrecht zur Mittelachse und senkrecht zur Radialrichtung erstreckt. Unter "umfänglich" ist insbesondere in Bezug zu der Umfangsrichtung zu verstehen.

[0016] Die Kontaktflächen können insbesondere eine Haupterstreckungsrichtung in Umfangsrichtung aufweisen, welche sich insbesondere entsprechend der radial äußeren Breite der Statorvorrichtung in der Umfangsrichtung breit erstreckt. Somit kann eine Dichtwirkung auf der gesamten Breite gegeben sein.

[0017] Insbesondere können die vordere Aufnahmefläche und/oder die hintere Aufnahmefläche in Umfangsrichtung konzentrisch in Bezug auf die Mittelachse gekrümmt sein. Dies bedeutet, dass ein Krümmungsmittelpunkt insbesondere auf der Mittelachse liegen kann. Ein entsprechender Krümmungsradius der vorderen Aufnahmefläche kann sich hingegen von einem entsprechenden Krümmungsradius der hinteren Aufnahmefläche unterscheiden. Insbesondere können die Aufnahmeflächen in einem Herstellungsschritt gemeinsam gedreht und/oder geschliffen sein.

[0018] Unter "exzentrisch" ist insbesondere zu verstehen, dass jeweilige Krümmungen in Umfangsrichtung keinen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt bzw. keine jeweiligen Mittelpunkte, deren Verbindungslinie parallel zu der Mittelachse ist, aufweisen.

[0019] Unter der radialen Sicherung der Statorvorrichtung an dem Turbinengehäuse kann insbesondere verstanden werden, dass die Statorvorrichtung vor einem Herausfallen oder Abrutschen von dem Turbinengehäuse in radialer Richtung gesichert werden kann.

[0020] Zumindest die hintere Verbindungsfläche ist in Umfangsrichtung vorgekrümmt. Unter "vorkrümmen" kann verstanden werden, dass diese in dem Kaltzustand eine vorbestimmte Krümmung aufweist. Vorzugsweise kann sich die vorbestimmte Krümmung von dem Kaltzustand in den Heißzustand ändern. Insbesondere ist die hintere Verbindungsfläche in Umfangsrichtung in einem Heißzustand konzentrisch zur hinteren Aufnahmefläche gekrümmt. Die Verbindungsflächen können auch als Anlageflächen oder Stützflächen bezeichnet werden, welche insbesondere eine Dichtfunktion haben.

[0021] Der Stegabschnitt erstreckt sich im Wesentlichen geradlinig, insbesondere radial, von einer Plattform der Statorvorrichtung nach außen weg. Unter "im Wesentlichen" ist hierbei zu verstehen, dass der Stegabschnitt sich hierbei nicht zwingen parallel zur Radialrichtung erstrecken muss. Der Stegabschnitt kann sich darüber hinaus, insbesondere hauptsächlich, in der Umfangsrichtung erstrecken. Insbesondere erstreckt sich der Stegabschnitt in der im Wesentlichen radialen Richtung des Stegabschnittes geradlinig. Unter "geradlinig" kann insbesondere verstanden werden, dass der Stegabschnitt im Wesentlichen I-förmig ausgebildet sein kann. Insbesondere ist der Stegabschnitt nicht L-förmig oder hakenförmig ausgebildet. Beispielsweise kann "geradlinig" derart definiert sein, dass ein radial inneres Ende des Stegabschnittes, welcher mit der Plattform verbunden ist, über eine gedachte, vollständig innerhalb des Stegabschnittes liegenden Geraden mit einem distalen Ende des Stegabschnittes verbunden werden kann. Insbesondere kann der Stegabschnitt eine axiale Dicke aufweisen, wobei eine axiale Erstreckung der hinteren Verbindungsfläche kleiner oder gleich der Dicke des Stegabschnitts ist.

[0022] Der Stegabschnitt kann insbesondere als Tragwand, insbesondere als hintere Tragwand der Statorvorrichtung bezeichnet werden und/oder als solche ausgebildet sein. Die Verbindungselemente können insbesondere als Halteelemente bezeichnet werden.

[0023] Der Stegabschnitt weist an dessen radial äußeren Ende, insbesondere an einer axial vorderen oder axial hinteren Seitenfläche des Endes bzw. eines radial äußeren Endbereiches die axial erstreckenden Vorsprünge auf, welche entlang der Umfangsrichtung verteilt sind. Insbesondere können die Vorsprünge in Umfangsrichtung quasi lokal bzw. punktuell ausgebildet sein. Ein Vorsprung an sich ist entsprechend nicht entlang der Umfangsrichtung ausgebildet, entspricht also keiner Schiene oder dergleichen. Vielmehr weisen die Vorsprünge in der Umfangsrichtung einen entsprechenden Abstand zueinander auf, sodass zwischen den Vorsprüngen der Stegabschnitt keinen Vorsprung aufweist. Beispielsweise kann der Stegabschnitt jeweils in einem in Umfangsrichtung äußeren Bereich des Stegabschnittes einen Vorsprung, also zwei Vorsprünge aufweisen. Insbesondere können mehrere Vorsprünge gleichmäßig verteilt sein. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass eine Erstreckung eines jeweiligen Vorsprunges in Umfangsrichtung kleiner ist als eine Erstreckung des Vorsprunges in Axialrichtung. Beispielsweise kann eine Erstreckung des Vorsprunges in Umfangsrichtung etwa 80 %, 60 %, 50 %, 40 %, 30 %, 20 % oder 10 % der Erstreckung in Axialrichtung entsprechen. Bei solchen lokalen Vorsprüngen kann vorteilhaft die für die Radialsicherung nach radial innen gerichtete Anlagefläche, welche toleranzbedingt geschliffen sein muss, wesentlich leichter geschliffen werden.

[0024] Die Vorsprünge haben gegenüber einer im Umfangsrichtung erstreckenden Schiene bzw. eines L-förmigen Hakens statt dem Stegabschnitt den Vorteil, dass diese weniger Material beanspruchen. Somit kann das Verbindungssystem vorteilhaft leichter ausgebildet werden. Insbesondere kann dadurch eine Leistungsdichte der Strömungsmaschine erhöht werden, sodass die Strömungsmaschine effizienter ist.

[0025] Eine Ausführungsform sieht vor, dass die vordere Verbindungsfläche in Umfangsrichtung exzentrisch zur vorderen Aufnahmefläche vorgekrümmt ist. Insbesondere dadurch, dass die hintere und die vordere Verbindungsfläche im Kaltzustand exzentrisch vorgekrümmt sind, können sich diese im eingebauten Zustand vorteilhaft im Heißzustand derart entwölben, dass diese konzentrisch mit den zugehörigen Aufnahmeflächen gekrümmt sind. Insbesondere ist die vordere Verbindungsfläche in Umfangsrichtung in einem Heißzustand konzentrisch zur vorderen Aufnahmefläche gekrümmt. Somit kann erreicht werden, dass die Verbindungsflächen in Umfangsrichtung im Wesentlichen vollständig an den Aufnahmeflächen flächig anliegen. Somit wird zwischen den Aufnahmeflächen und den flächig kontaktierenden Verbindungsflächen eine Dichtwirkung deutlich verbessert.

[0026] Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Stegabschnitt zwei oder drei Vorsprünge aufweist. Der Stegabschnitt kann auch mehr als drei, insbesondere vier, fünf, oder sechs Vorsprünge aufweisen. Diese können insbesondere beabstandet zueinander ausgebildet sein. Vorzugsweise kann ein erster Vorsprung an bzw. nahe an einem ersten Umfangsende des Stegabschnitts ausgebildet sein, sowie ein zweiter Vorsprung an bzw. nahe an einem zweiten Umfangsende. Ein optionaler, dritter Vorsprung kann insbesondere zwischen dem ersten Vorsprung und dem zweiten Vorsprung, vorzugsweise mittig, ausgebildet sein. Dadurch kann die Statorvorrichtung an dem Turbinengehäuse, insbesondere in radialer Richtung, gesichert werden, wobei vorteilhaft Material und Gewicht gegenüber einer durchgängigen Halteschiene in Umfangsrichtung eingespart werden kann. Bei solchen lokalen Vorsprüngen kann vorteilhaft die für die Radialsicherung nach radial innen gerichtete Anlagefläche, welche toleranzbedingt geschliffen sein muss, wesentlich leichter geschliffen werden, insbesondere, wenn sich die Vorsprünge nahe der Umfangsenden befinden und damit leicht zugänglich sind. Vorteilhaft ist zudem, dass die Anlageflächen der Vorsprünge linear schleifbar sind, d.h. keine gekrümmte Fläche erforderlich ist.

[0027] Eine Ausführungsform sieht vor, dass sich die Vorsprünge nach axial vorne erstrecken und in entlang der Umfangsrichtung verteilte Haken der hinteren Aufnahme zur radialen Sicherung eingreifen. Mit anderen Worten kann zu jedem der Vorsprünge ein komplementär ausgebildeter Haken vorgesehen sein. Insbesondere können die Haken in Umfangsrichtung quasi lokal bzw. punktuell ausgebildet sein. Ein Haken an sich ist entsprechend nicht entlang der Umfangsrichtung ausgebildet, entspricht also keiner Schiene oder dergleichen. Vielmehr weisen die Haken in der Umfangsrichtung einen entsprechenden Abstand zueinander auf, sodass zwischen den Haken die hintere Aufnahme keinen Haken aufweist. Beispielsweise kann die hintere Aufnahme jeweils in einem in Umfangsrichtung äußeren Bereich der hinteren Aufnahme einen Haken, also zwei Haken aufweisen. Insbesondere können mehrere Haken gleichmäßig verteilt sein. Dadurch kann die Statorvorrichtung vorteilhaft vor einem Herausfallen oder Abrutschen von dem Turbinengehäuse in radialer Richtung im eingebauten Zustand gesichert werden. Alternativ und ebenso vorteilhaft können sich die Vorsprünge nach axial hinten erstrecken und durch separate Sicherungselemente des Verbindungssystems radial gesichert werden. Beispielsweise kann das Sicherungselement zumindest einen Vorsprung und eine Zacke der hinteren Aufnahme umklammern, sodass diese beieinander gehalten werden können.

[0028] Eine Ausführungsform sieht vor, dass die vordere Aufnahmefläche mit einem ersten Krümmungsradius in Umfangsrichtung kreisförmig konvex gekrümmt ist. Der zugehörige Krümmungsmittelpunkt kann insbesondere auf der Mittelachse liegen.

[0029] Bevorzugt ist die vordere Verbindungsfläche mit einem zum ersten Krümmungsradius kleineren, zweiten Krümmungsradius in Umfangsrichtung kreisförmig konkav vorgekrümmt. Insbesondere kann die vordere Verbindungsfläche somit mit einer stärken Vorkrümmung im Vergleich zu einer Krümmung der vorderen Aufnahmefläche ausgebildet sein. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass in dem Kaltzustand lediglich in Umfangsrichtung betrachtete Randbereiche der vorderen Verbindungsfläche die vordere Aufnahmefläche im eingebauten Zustand kontaktieren, wobei zwischen den Randbereichen und zwischen den besagten Flächen eine Lücke ausgebildet sein kann.

[0030] In dem Heißzustand kann diese Lücke durch Entwölbung bzw. Entkrümmung der vorderen Aufnahmefläche vorteilhaft geschlossen werden, sodass die Kontaktflächen flächig und luftabschließend aufeinanderliegen. Insbesondere kann in dem Heißzustand der zweite Krümmungsradius dem ersten Krümmungsradius entsprechen. Vorzugsweise kann sich der jeweilige Krümmungsmittelpunkt auf der Mittelachse befinden.

[0031] Eine Ausführungsform sieht vor, dass die hintere Aufnahmefläche mit einem dritten Krümmungsradius in Umfangsrichtung kreisförmig konkav gekrümmt ist. Der zugehörige Krümmungsmittelpunkt kann insbesondere auf der Mittelachse liegen.

[0032] Bevorzugt ist die hintere Verbindungsfläche mit einem zum dritten Krümmungsradius kleineren, vierten Krümmungsradius in Umfangsrichtung kreisförmig konvex vorgekrümmt. Insbesondere kann die hintere Verbindungsfläche somit mit einer stärken Vorkrümmung im Vergleich zu einer Krümmung der hinteren Aufnahmefläche ausgebildet sein. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass in dem Kaltzustand im eingebauten Zustand lediglich in Umfangsrichtung betrachtet ein mittlerer Bereich der Verbindungsfläche die hintere Aufnahmefläche kontaktiert, wobei an Randbereichen neben dem mittleren Bereich und zwischen den besagten Flächen Lücken ausgebildet sein können.

[0033] In dem Heißzustand können diese Lücken durch Entwölbung bzw. Entkrümmung der hinteren Aufnahmefläche im eingebauten Zustand vorteilhaft geschlossen werden, sodass die Kontaktflächen flächig und luftabschließend aufeinanderliegen. Insbesondere kann in dem Heißzustand der vierte Krümmungsradius dem dritten Krümmungsradius entsprechen. Vorzugsweise kann sich der jeweilige Krümmungsmittelpunkt auf der Mittelachse befinden.

[0034] Eine Ausführungsform sieht vor, dass die vordere Verbindungsfläche und die hintere Verbindungsfläche in Umfangsrichtung konzentrisch zueinander vorgekrümmt sind. Mit anderen Worten können die jeweils zugehörigen Krümmungsmittelpunkte auf einer Verbindungslinie parallel zur Mittelachse liegen, wobei sich die jeweiligen Krümmungsradien unterscheiden können. Dies hat den Vorteil, dass diese Flächen in einem gemeinsamen Schritt eines Herstellungsprozesses geschliffen werden können.

[0035] Eine Ausführungsform sieht vor, dass die hintere Verbindungsfläche in einem Kernbereich des radial äußeren Endes des geradlinigen Stegabschnitts ausgebildet ist, sodass eine auf den Stegabschnitt im Wesentlichen radial nach außen wirkende Kraft im Wesentlichen biegespannungsfrei innerhalb des Stegabschnittes auf die hintere Aufnahme übertragbar ist.

[0036] Unter dem Kernbereich kann insbesondere derjenige Bereich verstanden werden, welcher durch den geradlinigen Stegabschnitt in dessen im Wesentlichen radialer Erstreckung massiv unterfüttert ist. Die hintere Verbindungsfläche ist somit nicht auf einer von einem Schaft des Stegabschnittes abstehenden Absatz ausgebildet.

[0037] Die Kraft, die ursächlich durch der Heißgasströmung auf die Statorvorrichtung im eingebauten Zustand wirkt, kann somit als im Wesentlichen radiale Normalkraft durch den Stegabschnitt auf die hintere Aufnahme des Turbinengehäuses übertragen werden. Vorteilhaft wird der Stegabschnitt also im Wesentlichen lediglich auf Druck in der im Wesentlichen radialen Richtung beansprucht, hingegen nicht mit einem Moment. Dies kann vorteilhaft die Langlebigkeit des Stegabschnittes erhöhen. Insbesondere kann vorteilhaft die Dicke des Stegabschnitts gegenüber einem Stegabschnitt, welcher zusätzlich Momenten ausgesetzt ist, verringert werden. Somit kann Material eingespart und die Leistungsdichte erhöht werden.

[0038] Eine Ausführungsform sieht vor, dass die vordere Aufnahme eine im Wesentlichen axial nach vorne vertiefte und in Umfangsrichtung erstreckende Nut aufweist, welche an deren radial inneren Seitenwandfläche die vordere Aufnahmefläche ausbildet. Die Nut kann vorteilhaft das vordere Verbindungselement ohne ein Spiel in der Passung aufnehmen. Insbesondere kann in einem Montageschritt das vordere Verbindungselement durch ein axiales nach vorne schieben mit der Nut verbunden werden.

[0039] Eine Ausführungsform sieht vor, dass das vordere Verbindungselement einen vorderen, im Wesentlichen axial erstreckendes Hakenelement mit einem axial nach vorne erstreckenden Ende aufweist, welches in die Nut eingreift und welches an dessen radial inneren Fläche die vordere Verbindungsfläche ausbildet. Eine solche Passung eigentlich sich vorteilhaft besonders, da das vordere Verbindungselement im eingebauten Zustand nicht aus der Nut unbeabsichtigt herausgleiten kann.

[0040] Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine radial äußere Fläche des axial nach vorne erstreckenden Endes des Hakenelements in Umfangsrichtung konzentrisch zu einer radial äußeren Seitenwandfläche der Nut vorgekrümmt ist. Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass im eingebauten Zustand ein Spiel des vorderen Verbindungselementes in der Nut im Kaltzustand und im Heißzustand verringert wird, sodass die Stabilität des Verbindungssystems erhöht wird. Die radial äußere Seitenwandfläche liegt insbesondere der radial inneren Seitenwandfläche gegenüber. Vorzugsweise kann sich ein zugehöriger Krümmungsmittelpunkt auf der Mittelachse befinden. Insbesondere kann die radial äußere Fläche in Umfangsrichtung exzentrisch oder konzentrisch zur vorderen Verbindungsfläche vorgekrümmt sein.

[0041] Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, dass die radial äußere Fläche des Endes des Hakenelements und die radial äußere Seitenwandfläche der Nut keine Kontaktflächen zueinander ausbilden. Insbesondere kann es durch die besagten Flächen gewährleistet werden, dass ein Spiel der Passung verringert wird und/oder ein Einbringen des Verbindungselementes in die Nut erleichtert werden kann.

[0042] Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass die radial äußere Fläche des axial nach vorne erstreckenden Endes des Hakenelements in Umfangsrichtung exzentrisch zu der radial äußeren Seitenwandfläche der Nut vorgekrümmt ist. Insbesondere kann die radial äußere Fläche einen gegenüber der radial äußeren Seitenwandfläche mit einem kleineren Krümmungsradius vorgekrümmt sein.

[0043] Eine Ausführungsform sieht vor, dass die radial äußere Fläche und die radial innere Fläche, insbesondere die vordere Verbindungsfläche, des axial nach vorne erstreckenden Endes des Hakenelements in Umfangsrichtung konzentrisch zueinander vorgekrümmt sind. Dadurch kann erreicht werden, dass diese vorteilhaft in einem gemeinsamen Schritt eines Herstellungsverfahrens gemeinsam geschliffen werden können. Entsprechend der Konzentrizität der radial äußeren Fläche und der vorderen Verbindungsfläche kann das Ende des Hakenelements in Radialrichtung betrachtet entlang der Umfangsrichtung eine konstante Dicke aufweisen.

[0044] Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Statorvorrichtung ein Leitschaufelsegment bestehend aus mehreren, in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Leitschaufeln ist. Insbesondere sind die Leitschaufeln in dem Leitschaufelsegment fest miteinander verbunden. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Montage mit dem Turbinengehäuse weniger Einzelteile miteinander verbunden werden müssen. Durch das Verbindungssystem kann die Anzahl der Leitschaufeln in dem Leitschaufelsegment vorteilhaft erhöht werden, da dieses selbst bei in Umfangsrichtung betrachtet, breiten Leitschaufelsegmenten eine hohe Dichtwirkung erzielt. Beispielsweise kann das das Leitschaufelsegment aus elf Leitschaufeln bestehen.

[0045] Durch einen weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verbindungssystem für eine Strömungsmaschine zum Verbinden eines Turbinengehäuses mit der Statorvorrichtung bereitgestellt. Das Verbindungssystem umfasst ein ringförmiges Turbinengehäuse, welches eine Mittelachse, eine Radialrichtung und eine Umfangsrichtung definiert. Das Turbinengehäuse weist an dessen radialer Innenseite eine axial vordere Aufnahme mit einer radial nach außen gerichteten, vorderen Aufnahmefläche und eine axial hintere Aufnahme mit einer radial nach innen gerichteten, hinteren Aufnahmefläche auf. Das Verbindungssystem umfasst weiter die zumindest eine erfindungsgemäße Statorvorrichtung.

[0046] Die Statorvorrichtung kann insbesondere in das Turbinengehäuse eingebracht und verbunden, insbesondere eingehängt oder eingehakt werden, sowie mittels ein entsprechendes Sicherungsmittels der Verbindungsvorrichtung in dessen Lage gesichert werden. Insbesondere kann das Verbindungssystem mehrere Statorvorrichtungen umfassen, die innenliegend zum Turbinengehäuse in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sein können, sodass das Turbinengehäuse vollumfänglich mit Statorvorrichtungen verbunden sein kann. Beispielsweise kann eine Statorvorrichtung ein Kreissegment mit einem Mittelpunktswinkel von 30° abdecken, sodass das Turbinengehäuse beispielsweise mit 12 Statorvorrichtungen verbunden sein kann.

[0047] Beispielsweise kann die Statorvorrichtung als Leitschaufel, Leitschaufelsegment bzw. Leitschaufelcluster oder als Outer-Air-Seal ausgebildet sein.

[0048] Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verbindungssystems folgen unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Statorvorrichtung. Insbesondere lassen sich einzelne Merkmale und entsprechende Erläuterungen sowie Vorteile bezüglich der verschiedenen Ausführungsformen zu der erfindungsgemäßen Statorvorrichtung analog auf entsprechende Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verbindungssystems übertragen.

[0049] Durch einen weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Fluggasturbine bereitgestellt. Die Strömungsmaschine umfasst zumindest ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem bzw. zumindest eine erfindungsgemäße Statorvorrichtung.

[0050] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen können nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen von der Erfindung umfasst sein. Es können insbesondere auch Ausführungen und Merkmalskombinationen von der Erfindung umfasst sein, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten Anspruchs aufweisen. Es können darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen von der Erfindung umfasst, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen. Dabei zeigt:

FIG. 1

eine schematische Querschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems;

FIG. 2

eine schematische Querschnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer hinteren Verbindungsvorrichtung eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems;

FIG. 3

eine schematische Schnittdarstellung durch die Linie X-X eines ersten Ausführungsbeispiels einer vorderen Verbindungsvorrichtung eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems;

FIG. 4

eine schematische Schnittdarstellung durch die Linie X-X eines zweiten Ausführungsbeispiels einer vorderen Verbindungsvorrichtung eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems;

[0051] FIG. 1 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems 1 für eine Strömungsmaschine 100. Das Verbindungssystem 1 kann ein ringförmiges Turbinengehäuse 2 einer Turbine der Strömungsmaschine 100 und eine Statorvorrichtung 8 umfassen, insbesondere eine Vielzahl von Statorvorrichtungen 8, welche in einer Umfangsrichtung U nebeneinander angeordnet sein können. In einem Ausführungsbeispiel kann die Statorvorrichtung 8 mehrere Leitschaufeln umfassen, welche in der Umfangsrichtung U nebeneinander angeordnet und mittels einer Plattform 31 der Statorvorrichtung fest verbunden sein können. Das Turbinengehäuse 2 und die Statorvorrichtung 8 können über eine axial vordere Verbindungsvorrichtung 33, sowie über eine axial hintere Verbindungsvorrichtung 34 miteinander verbunden sein.

[0052] Insbesondere definiert die Ringform des Turbinengehäuses 2 eine Mittelachse A, welche sich zentrisch innerhalb des Ringes in einer Strömungsrichtung der Strömungsmaschine 100 erstreckt. Die Mittelachse A des Turbinengehäuses 2 kann insbesondere einer Mittelachse der Strömungsmaschine 100 entsprechen. Unter "axial" ist insbesondere in Bezug zu der Mittelachse A zu verstehen, wobei unter "axial vorne" näher zu einem Einlass für die Heißgasströmung des Turbinengehäuses 2 zu verstehen ist. Des Weiteren definiert die Ringform eine Radialrichtung R bzw. eine Vielzahl von Radialrichtungen R, welche von der Mittelachse A ausgehend sich senkrecht zur Mittelachse A, insbesondere orthogonal zur Ringform, erstreckt. Unter "radial" ist insbesondere in Bezug zu der Radialrichtung R zu verstehen, wobei unter "radial innen" näher zur Mittelachse A zu verstehen ist. Unter "nach radial innen gerichtet" ist insbesondere in Richtung der Mittelachse A, zumindest im Wesentlichen und nicht zwingend parallel zur Radialrichtung R, zu verstehen. Weiterhin definiert die Ringform die Umfangsrichtung U, welche sich senkrecht zur Mittelachse A und senkrecht zur Radialrichtung R erstreckt. Unter "umfänglich" ist insbesondere in Bezug zu der Umfangsrichtung U zu verstehen.

[0053] Die vordere Verbindungsvorrichtung 33 kann eine vordere Aufnahme 4 des Turbinengehäuses 2 und ein vorderes Verbindungselement 10 der Statorvorrichtung 8 umfassen, welche insbesondere über eine radial nach außen gerichtete, vordere Aufnahmefläche 5 der vorderen Aufnahme 4 mit einer nach radial innen gerichteten, vorderen Verbindungsfläche 11 des vorderen Verbindungselementes 10 kontaktierend verbunden sein können.

[0054] Die hintere Verbindungsvorrichtung 34 kann eine hintere Aufnahme 6 des Turbinengehäuses 2 und ein hinteres Verbindungselement 12 der Statorvorrichtung 8 umfassen, welche insbesondere über eine radial nach innen gerichtetes, hintere Aufnahmefläche 7 der hinteren Aufnahme 6 mit einer radial nach außen gerichteten, hinteren Verbindungsfläche 13 des hinteren Verbindungselementes 12 kontaktierend verbunden sein können.

[0055] In einem Ausführungsbeispiel kann die vordere Verbindungsfläche 11 in Umfangsrichtung U exzentrisch zur vorderen Aufnahmefläche 5 vorgekrümmt sein. Des Weiteren kann die hintere Verbindungsfläche 13 in Umfangsrichtung U exzentrisch zur hinteren Aufnahmefläche 7 vorgekrümmt sein.

[0056] In einem Ausführungsbeispiel kann das hintere Verbindungselement 12 einen hinteren, im Wesentlichen radial erstreckenden, geradlinigen Stegabschnitt 14 aufweisen, welcher an dessen radial äußerem Ende 15 die hintere Verbindungsfläche 13 ausbildet. Insbesondere kann der Stegabschnitt 14 an dessen radial äußerem Ende 15 entlang der Umfangsrichtung U verteilte, axial erstreckende Vorsprünge 16 aufweisen, welche in entlang der Umfangsrichtung U verteilte Haken 17 der hinteren Aufnahme 6 eingreifen. Der Vorsprung 16 kann gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel axial nach vorne gerichtet sein, sowie der Haken 17 axial nach hinten. Der Vorsprung 16 und der Haken 17 sind insbesondere gestrichelt dargestellt, da deren Erstreckung in Umfangsrichtung U begrenzt ist. Der Vorsprung 16 und der Haken 17 können vorzugsweise quasi lediglich lokal bzw. punktuell in Umfangsrichtung U ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Statorvorrichtung 8 zwei beabstandete Vorsprünge 16 aufweisen, sowie das Turbinengehäuse 2 zwei zugehörige Haken 17.

[0057] In einem Ausführungsbeispiel kann die Statorvorrichtung 8 durch ein Sicherungselement 32, beispielsweise in Form eines geschlitzten Sicherungsringes, vor einem Rausrutschen aus den Aufnahmen 4, 6 in axialer bzw. radialer Richtung, insbesondere im Kaltzustand gesichert sein.

[0058] In einem Ausführungsbeispiel kann die vordere Aufnahme 4 eine axial nach vorne vertiefte und in Umfangsrichtung erstreckende Nut 21 aufweisen, welche an deren radial inneren Seitenwandfläche 22 die vordere Aufnahmefläche 5 ausbildet. Das vordere Verbindungselement 10 kann einen vorderen, im Wesentlichen axial erstreckendes Hakenelement 23 mit einem axial nach vorne erstreckenden Ende 24 aufweisen, welches in die Nut 21 eingreifen kann und welches an dessen radial inneren Fläche 25 die vordere Verbindungsfläche 11 ausbilden kann.

[0059] Das Hakenelement 23 und die Nut 21 können insbesondere entlang der Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet sein. Entsprechend kann das Hakenelement schienenartig ausgebildet sein.

[0060] In einem Betriebszustand der Strömungsmaschine 100 ist es vorgesehen, dass eine Heißgasströmung aus einer Brennkammer der Strömungsmaschine 100 in die Turbine eintritt und auf die Statorvorrichtung 8 thermisch und mechanisch wirkt. Insbesondere kann die Heißgasströmung bewirken, dass der Stegabschnitt 14 mit einer Kraft F2 nach radial außen beaufschlagt wird, sodass die hintere Verbindungsfläche 13 an die hintere Aufnahmefläche 7 gepresst wird. In einem Ausführungsbeispiel kann die hintere Verbindungsfläche 11 in einem Kernbereich 20 des radial äußeren Endes 15 des geradlinigen Stegabschnitts 14 ausgebildet sein, sodass die auf den Stegabschnitt 14 im Wesentlichen radial nach außen wirkende Kraft F2 im Wesentlichen biegespannungsfrei innerhalb des Stegabschnittes 14 auf die hintere Aufnahme 6 übertragbar ist. Die Kraft F2 kann entsprechend als eine Normalkraft auf den Stegabschnitt 14 wirken.

[0061] Insbesondere kann die Heißgasströmung bewirken, dass der Stegabschnitt 14 mit einer Kraft F 1 nach radial innen beaufschlagt wird, sodass die vordere Verbindungsfläche 11 an die vordere Aufnahmefläche 5 gepresst wird.

[0062] Insbesondere kann die Heißgasströmung bewirken, dass sich ein radialer Temperaturgradient in der Turbine einstellt, wobei insbesondere zwischen dem Turbinengehäuse 2 und der Statorvorrichtung ein Temperaturunterschied vorliegen kann. Insbesondere kann die Heißgasströmung bewirken, dass sich die in Umfangsrichtung U vorgekrümmten Verbindungsflächen 11, 13 in Umfangsrichtung U entwölben bzw. entkrümmen. Insbesondere entkrümmen sich die Verbindungsflächen 11, 13 in einem Heißzustand derart, sodass diese in dem Heißzustand konzentrisch zu den Aufnahmeflächen 5, 7 gekrümmt sind und eine luftabdichtende, stabile, insbesondere form- und kraftschlüssige Verbindung mit den Aufnahmeflächen ausbilden.

[0063] In FIG. 2 ist eine schematische Querschnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der hinteren Verbindungsvorrichtung 34 eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems 1 gezeigt. Die hintere Aufnahme 6 hat im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der FIG. 1 eine vergrößerte radiale Ausbildung nach innen, wohingegen der Stegabschnitt 14 in radialer Richtung verkürzt sein kann. Der Stegabschnitt 14 kann insbesondere ein Positionierelement zum Positionieren des Stegabschnitts 14 an der hinteren Aufnahme 6 aufweisen. In diesem Ausführungsbeispiel 16 kann an dem Stegabschnitt 14 axial hinten der in Umfangsrichtung U begrenzte Vorsprung 16 hakenförmig nach axial hinten und radial außen ausgebildet sein, und insbesondere die hintere Aufnahme 6 in der Umfangsrichtung U begrenzt einfassen. Insbesondere ist der Vorsprung 16 lediglich in Umfangsrichtung U lokal bzw. punktuell ausgebildet. Das Sicherungselement 32 zur axialen bzw. radialen Lagesicherung der hinteren Verbindungsvorrichtung 34 kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel klammerförmig ausgebildet sein und den Vorsprung 16, sowie eine nach axial hinten an der hinteren Aufnahme 6 ausgebildete Zacke 28 umklammern. Insbesondere ist die Verbindungsvorrichtung 34 lediglich in Umfangsrichtung U lokal bzw. punktuell ausgebildet.

[0064] FIG. 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch die in FIG. 1 gezeigte Linie X-X eines ersten Ausführungsbeispiels der vorderen Verbindungsvorrichtung 33 des erfindungsgemäßen Verbindungssystems 1 in dem Kaltzustand.

[0065] In einem Ausführungsbeispiel kann die vordere Aufnahmefläche 5 mit einem ersten Krümmungsradius 18 in Umfangsrichtung U kreisförmig konvex gekrümmt sein. Vorzugsweise kann ein zugehöriger erster Krümmungsmittelpunkt 29 auf der Mittelachse A liegen. Die vordere Verbindungsfläche 11 kann mit einem zum ersten Krümmungsradius 18 kleineren, zweiten Krümmungsradius 19 in Umfangsrichtung U kreisförmig konkav vorgekrümmt sein. Insbesondere kann ein zugehöriger zweiter Krümmungsmittelpunkt 30 im Vergleich zum ersten Krümmungsmittelpunkt29 radial außenliegender sein.

[0066] In diesem Ausführungsbeispiel kann eine radial äußere Fläche 26 des axial nach vorne erstreckenden Endes 24 des Hakenelementes 23 in Umfangsrichtung U exzentrisch zu einer radial äu-ßeren Seitenwandfläche 27 der Nut 21 vorgekrümmt sein. Vorzugsweise kann die radial äußeren Seitenwandfläche 27 der Nut 21 konzentrisch zu der vorderen Aufnahmefläche 5 um den ersten Krümmungsmittelpunkt 29 gekrümmt sein.

[0067] In einem Ausführungsbeispiel kann die radial äußere Fläche 26 und die radial innere Fläche 25 bzw. die vordere Verbindungsfläche 11 des axial nach vorne erstreckenden Endes 24 des Hakenelementes 23 in Umfangsrichtung U konzentrisch zueinander vorgekrümmt sind. Insbesondere kann das Ende 24 eine in Umfangsrichtung U konstante, radiale Breite B aufweisen.

[0068] Im Kaltzustand kann es vorgesehen sein, dass die vordere Verbindungsfläche 11 die vordere Aufnahmefläche lediglich an den Randbereichen 37 kontaktiert, wobei eine Lücke 36 entsteht. Im Heißzustand kann es vorzugsweise vorgesehen sein, dass diese Lücke 36 durch Entkrümmung der Verbindungsfläche 11 geschlossen wird, sodass die Kontaktflächen 5, 11 flächig und luftabschließend, insbesondere form- und kraftschlüssig aneinander liegen.

[0069] In FIG. 4 ist eine schematische Schnittdarstellung durch die in FIG. 1 gezeigte Linie X-X eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorderen Verbindungsvorrichtung 33 des erfindungsgemäßen Verbindungssystems 1 in dem Kaltzustand gezeigt.

[0070] In diesem Ausführungsbeispiel kann eine radial äußere Fläche 26 des axial nach vorne erstreckenden Endes 24 des Hakenelementes 23 in Umfangsrichtung U konzentrisch zu der radial äu-ßeren Seitenwandfläche 27 der Nut 21 vorgekrümmt sein, insbesondere um den ersten Krümmungsmittelpunkt 29, um welchen die vordere Aufnahmefläche 5 ebenfalls gekrümmt sein kann und welcher auf der Mittelachse A liegen kann.

[0071] Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann die vordere Verbindungsfläche 11 mit dem zweiten Krümmungsradius 19 in Umfangsrichtung U kreisförmig konkav vorgekrümmt sein. Insbesondere kann ein zugehöriger zweiter Krümmungsmittelpunkt 30 im Vergleich zum ersten Krümmungsmittelpunkt 29 radial außenliegender sein.

Bezugszeichenliste:

[0072] 

1

Verbindungssystem

2

Turbinengehäuse

3

Radiale Innenseite des Turbinengehäuses

4

Vordere Aufnahme des Turbinengehäuses

5

Vordere Aufnahmefläche der vorderen Aufnahme

6

Hinter Aufnahme des Turbinengehäuses

7

Hintere Aufnahmefläche der hinteren Aufnahme

8

Statorvorrichtung

9

Radiale Außenseite der Statorvorrichtung

10

Vorderes Verbindungselement der Statorvorrichtung

11

Vordere Verbindungsfläche des vorderen Verbindungselementes

12

Hinteres Verbindungselement der Statorvorrichtung

13

Hintere Verbindungsfläche des hinteren Verbindungselementes

14

Stegabschnitt des hinteren Verbindungselementes

15

Äußeres Ende des Stegabschnitts

16

Vorsprünge

17

Haken der hinteren Aufnahme

18

Erster Krümmungsradius

19

Zweiter Krümmungsradius

20

Kernbereich

21

Nut

22

Radial innere Seitenwandfläche der Nut

23

Hakenelement des vorderen Verbindungselementes

24

Ende des Hakenelementes

25

Innere Fläche des Endes des Hakenelementes

26

Äußere Fläche des Endes des Hakenelementes

27

Äußere Seitenwandfläche der Nut

28

Zacke

29

Erster Mittelpunkt

30

Zweiter Mittelpunkt

31

Plattform der Statorvorrichtung

32

Sicherungselement

33

Vordere Verbindungsvorrichtung

34

Hintere Verbindungsvorrichtung

35

Positionierelement

36

Lücke

37

Randbereiche

A

Mittelachse

B

Breite des Endes

F1

erste Kraft

F2

zweite Kraft

R

Radialrichtung

U

Umfangsrichtung

X

Schnittlinie

Ansprüche

1. Statorvorrichtung (8) zur Anordnung innerhalb eines vorgegebenen Turbinengehäuses (2) einer Strömungsmaschine (100), wobei die Statorvorrichtung (8) an deren radialer Außenseite (9) ein axial vorderes Verbindungselement (10) mit einer radial nach innen gerichteten, vorderen Verbindungsfläche (11) zum Verbinden mit einer vorderen Aufnahmefläche (5) des Turbinengehäuses (2), und ein axial hinteres Verbindungselement (12) mit einer radial nach außen gerichteten, hinteren Verbindungsfläche (13) zum Verbinden mit einer hinteren Aufnahmefläche (7) des Turbinengehäuses (2) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass

- die hintere Verbindungsfläche (13) in einer Umfangsrichtung (U) des Turbinengehäuses (2) exzentrisch zur hinteren Aufnahmefläche (7) vorgekrümmt ist;

- das hintere Verbindungselement (12) einen hinteren, sich von einer Plattform (31) der Statorvorrichtung (8) im Wesentlichen geradlinig weg erstreckenden Stegabschnitt (14) aufweist, welcher an dessen radial äußerem Ende (15) die hintere Verbindungsfläche (13) ausbildet; und

- der Stegabschnitt (14) an dessen radial äußerem Ende (15) entlang der Umfangsrichtung (U) verteilte, axial erstreckende Vorsprünge (16) zur radialen Sicherung der Statorvorrichtung (8) an dem Turbinengehäuse (2) aufweist.

2. Statorvorrichtung (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Verbindungsfläche (11) in Umfangsrichtung (U) exzentrisch zur vorderen Aufnahmefläche (5) vorgekrümmt ist.

3. Statorvorrichtung (8) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stegabschnitt (14) zwei oder drei oder mehr Vorsprünge (16) aufweist.

4. Statorvorrichtung (8) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorsprünge (16) nach axial vorne erstrecken und dazu ausgebildet sind, in entlang der Umfangsrichtung (U) verteilte Haken (17) der hinteren Aufnahme (6) einzugreifen, oder sich die Vorsprünge (16) nach axial hinten erstrecken und dazu ausgebildet sind, durch ein Sicherungselement (32) radial gesichert zu werden.

5. Statorvorrichtung (8) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Aufnahmefläche (5) mit einem ersten Krümmungsradius (18) in Umfangsrichtung (U) kreisförmig konvex gekrümmt ist, und die vordere Verbindungsfläche (11) mit einem zum ersten Krümmungsradius (18) kleineren, zweiten Krümmungsradius (19) in Umfangsrichtung (U) kreisförmig konkav vorgekrümmt ist.

6. Statorvorrichtung (8) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Aufnahmefläche (7) mit einem dritten Krümmungsradius in Umfangsrichtung (U) kreisförmig konkav gekrümmt ist, und die hintere Verbindungsfläche (11) mit einem zum dritten Krümmungsradius kleineren, vierten Krümmungsradius in Umfangsrichtung (U) kreisförmig konvex vorgekrümmt ist.

7. Statorvorrichtung (8) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Verbindungsfläche (11) und die hintere Verbindungsfläche (13) in Umfangsrichtung (U) konzentrisch zueinander vorgekrümmt sind.

8. Statorvorrichtung (8) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Verbindungsfläche (13) in einem Kernbereich (20) des radial äußeren Endes (15) des geradlinigen Stegabschnitts (14) ausgebildet ist, sodass eine auf den Stegabschnitt (14) im Wesentlichen radial nach außen wirkende Kraft (F2) im Wesentlichen biegespannungsfrei innerhalb des Stegabschnittes (14) auf die hintere Aufnahme (6) übertragbar ist.

9. Statorvorrichtung (8) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Aufnahme (4) eine axial nach vorne vertiefte und in Umfangsrichtung (U) erstreckende Nut (21) aufweist, welche an deren radial inneren Seitenwandfläche (22) die vordere Aufnahmefläche (5) ausbildet.

10. Statorvorrichtung (8) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere Verbindungselement (10) einen vorderen, im Wesentlichen axial erstreckendes Hakenelement (23) mit einem axial nach vorne erstreckenden Ende (24) aufweist, welches in die Nut (21) eingreift und welches an dessen radial inneren Fläche (25) die vordere Verbindungsfläche (11) ausbildet.

11. Statorvorrichtung (8) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine radial äußere Fläche (26) des axial nach vorne erstreckenden Endes (24) des Hakenelementes (23) in Umfangsrichtung (U) konzentrisch zu einer radial äußeren Seitenwandfläche (27) der Nut (21) vorgekrümmt ist, oder dass eine radial äußere Fläche (26) des axial nach vorne erstreckenden Endes (24) des Hakenelementes (23) in Umfangsrichtung (U) exzentrisch zu einer radial äußeren Seitenwandfläche (27) der Nut (21) vorgekrümmt ist.

12. Statorvorrichtung (8) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die radial äußere Fläche (26) und die radial innere Fläche (25) des axial nach vorne erstreckenden Endes (24) des Hakenelementes (23) in Umfangsrichtung (U) konzentrisch zueinander vorgekrümmt sind.

13. Statorvorrichtung (8) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorvorrichtung (8) ein Leitschaufelsegment bestehend aus mehreren, in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Leitschaufeln ist.

14. Verbindungssystem (1) für eine Strömungsmaschine (100), insbesondere Fluggasturbine, umfassend

- ein ringförmiges Turbinengehäuse (2), welches

- eine Mittelachse (A), eine Radialrichtung (R) und eine Umfangsrichtung (U) definiert, und

- an dessen radialer Innenseite (3) eine axial vordere Aufnahme (4) mit einer radial nach außen gerichteten, vorderen Aufnahmefläche (5) und eine axial hintere Aufnahme (6) mit einer radial nach innen gerichteten, hinteren Aufnahmefläche (7) aufweist; und

- eine Statorvorrichtung (8) nach einem der vorherigen Ansprüche.

15. Strömungsmaschine (100), insbesondere Fluggasturbine, gekennzeichnet durch zumindest eine Statorvorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.

Zeichnung