CH706967A2

CH706967A2 - Verdichterverkleidungssegment.

Info

Publication number: CH706967A2
Application number: CH01537/13A
Authority: CH
Inventors: Nathan Stafford Race; Brian Denver Potter
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2014-03-14
Also published as: CN203809239U; DE102013109553A1; JP2014055592A; JP6446174B2; US9528376B2; US20140069101A1

Abstract

Ein Verdichterverkleidungssegment (60) enthält einen Körper mit einer stromaufwärtsseitigen Oberfläche, einer stromabwärtsseitigen Oberfläche und gegenüberliegenden Seitenoberflächen zwischen der stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen Oberfläche. Eine erste Arretierungsvorrichtung auf der stromaufwärtsseitigen Oberfläche ist so geformt, dass sie einer ersten komplementären Aufnahmevorrichtung innerhalb eines Verdichters entspricht. Eine zweite Arretierungsvorrichtung auf der stromabwärtsseitigen Oberfläche ist so geformt, dass sie einer zweiten komplementären Aufnahmevorrichtung innerhalb des Verdichters entspricht.

Description

Gebiet der Erfindung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verkleidungssegment. In speziellen Ausführungsformen können mehrere Verkleidungssegmente in einen Verdichter eingebaut sein.

Hintergrund der Erfindung

[0002] Verdichter werden in grossem Umfang im industriellen und kommerziellen Betrieb eingesetzt. Beispielsweise enthält eine typische kommerzielle Gasturbine, die zum Erzeugen elektrischen Stroms eingesetzt wird, einen Einlassabschnitt, einen Verdichterabschnitt stromabwärts von dem Einlassabschnitt, einen Verbrennungsabschnitt stromabwärts von dem Verdichterabschnitt, einen Turbinenabschnitt stromabwärts von dem Verbrennungsabschnitt und einen Auslassabschnitt stromabwärts von dem Turbinenabschnitt. Der Einlassabschnitt reinigt und bereitet anderweitig ein Arbeitsfluid (z.B. Luft) auf, die in dem Verdichterabschnitt strömt. Der Verdichterabschnitt erzeugt ein verdichtetes Arbeitsfluid, das zu dem Verbrennungsabschnitt strömt, wo es sich mit Brennstoff vermischt, bevor es zur Erzeugung heisser Verbrennungsgase mit hoher Temperatur und Druck verbrennt. Die Verbrennungsgase strömen durch den Turbinenabschnitt, um Arbeit zu erzeugen, und der Abgasabschnitt reinigt oder bereitet anderweitig die Verbrennungsgase vor einer weiteren Nutzung und/oder Ausgabe an die Umgebung auf.

[0003] Fig. 1 stellt eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen Verdichters 10 nach dem Stand der Technik bereit und Fig. 2 stellt eine Querschnittsansicht des in Fig. 1 dargestellten exemplarischen Verdichters 10 bereit. Gemäss Darstellung in den Fig. 1 und 2 umgibt ein Gehäuse 12 im Wesentlichen den Verdichter 10, um ein Arbeitsfluid (z.B. Luft) einzuschliessen, und ein Teil des Gehäuses 12 wurde in Fig. 1 entfernt, um die Komponenten innerhalb des Verdichters 10 freizulegen. Abwechselnde Stufen rotierender Laufschaufeln 14 und Statorleitschaufeln 16 innerhalb des Gehäuses 12 verleihen dem Arbeitsfluid progressiv kinetische Energie, um ein verdichtetes Arbeitsfluid in einem hoch energetischen Zustand zu erzeugen. Jede rotierende Laufschaufel 14 kann in Umfangsrichtung um ein Rotorrad 18 herum angeordnet sein, um sich radial nach aussen zu dem Gehäuse 12 hin zu erstrecken. Umgekehrt kann jede Statorleitschaufel 16 in Umfangsrichtung um das Gehäuse 12 herum angeordnet sein, um sich radial nach innen zu einem Abstandshalterrad 20 zu erstrecken, das benachbarte Stufen der rotierenden Laufschaufeln 14 trennt.

[0004] Verdichtetes Arbeitsfluid, das um die Statorleitschaufeln 16 herum entweicht oder diese umgeht, reduziert den Wirkungsgrad des Verdichters 10. Demzufolge können einige Verdichter Innendeckbandsegmente oder Verkleidungssegment enthalten, um die Menge des verdichteten Arbeitsfluids zu verringern, die zwischen den Statorleitschaufeln 16 und dem Abstandsrad 20 strömt. Beispielsweise können, wie es am deutlichsten in Fig. 2 dargestellt ist, die Abstandshalterräder 20 radial innerhalb von den Statorleitschaufeln 16 Umfangsschwalbenschwanzschlitze 22 enthalten, die dafür angepasst sind, T-förmige Verkleidungssegmente 24 aufzunehmen. Die Umfangschwalbenschwanzschlitze 22 halten die T-förmigen Verkleidungssegmente 24 in radialer Richtung fest, und die T-förmigen Verkleidungssegmente 24 enthalten eine Oberfläche 26, die im Wesentlichen einer Innenspitze 28 der Statorleitschaufeln 16 entspricht, um eine Leckage zwischen den Statorleitschaufeln 16 und den Abstandsrädern 20 zu reduzieren. Obwohl die T-förmigen Verkleidungssegmente 24 effektiv eine Leckage zwischen den Statorleitschaufeln 16 und den Abstandsrädern 20 reduzieren, können die Umfangschwalbenschwanzschlitze 22 in den Abstandshalterrädern 20 den Grenzwert der hochzyklischen Ermüdung der Abstandshalterräder 20 verringern. Demzufolge wäre ein verbessertes Verkleidungssegment nützlich, das keine Schlitze in den Abstandshalterrädern benötigt.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0005] Aspekte und Vorteile der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung dargestellt oder können aus der Beschreibung ersichtlich sein oder durch die praktische Ausführung der Erfindung erkannt werden.

[0006] Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verdichterverkleidungssegment, das einen Körper mit einer stromaufwärtsseitigen Oberfläche, einer stromabwärtsseitigen Oberfläche und gegenüberliegenden Seitenoberflächen zwischen den stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen Oberflächen enthält. Eine erste Arretierungsvorrichtung auf der stromaufwärtsseitigen Oberfläche ist so geformt, dass sie einer ersten komplementären Aufnahmevorrichtung innerhalb eines Verdichters entspricht. Eine zweite Arretierungsvorrichtung auf der stromabwärtsseitigen Oberfläche ist so geformt, dass sie einer zweiten komplementären Aufnahmevorrichtung innerhalb des Verdichters entspricht.

[0007] Demzufolge kann das Verdichterkleidungssegment aufweisen: – einen Körper mit einer stromaufwärtsseitigen Oberfläche, einer stromabwärtsseitigen Oberfläche und gegenüberliegenden Seitenoberflächen zwischen der stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen Oberfläche; – erste Befestigungsmittel auf der stromaufwärtsseitigen Oberfläche, die einer ersten komplementären Aufnahmevorrichtung innerhalb eines Verdichters entsprechend geformt ist; und – zweite Befestigungsmittel auf der stromabwärtsseitigen Oberfläche, die einer zweiten komplementären Aufnahmevorrichtung innerhalb des Verdichters entsprechend geformt ist.

[0008] Wenigstens eines der ersten Befestigungsmittel des Verdichterverkleidungssegmentes kann einen ersten Vorsprung aus der ersten stromaufwärtsseitigen Oberfläche aufweisen oder das zweite Befestigungsmittel weist einen zweiten Vorsprung aus der stromabwärtsseitigen Oberfläche auf.

[0009] Wenigstens ein erstes Befestigungsmittel jedes vorstehend erwähnten Verdichterverkleidungssegmentes kann die erste komplementäre Aufnahmevorrichtung innerhalb des Verdichters überdecken oder das zweite Befestigungsmittel überdeckt die zweite komplementäre Aufnahmevorrichtung innerhalb des Verdichters.

[0010] Der Körper jedes vorstehend erwähnten Verdichterverkleidungssegmentes kann eine Oberfläche definieren, die einer Innenspitze einer Statorleitschaufel entspricht.

[0011] Die stromaufwärtsseitige Oberfläche des vorstehend erwähnten Verdichterverkleidungssegmentes kann schmaler als die stromabwärtsseitige Oberfläche sein.

[0012] Das Verdichterverkleidungssegment jedes vorstehend erwähnten Typs kann ferner einen Falz in jeder von den gegenüberliegenden Seitenoberflächen aufweisen.

[0013] Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verdichterverkleidungssegment, das einen Körper mit einer stromaufwärtsseitigen Oberfläche, einer stromabwärtsseitigen Oberfläche und gegenüberliegenden Seitenoberflächen zwischen der stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen Oberfläche aufweist. Das Verdichterverkleidungssegment enthält ferner eine erste Einrichtung, um die stromaufwärtsseitige Oberfläche gegenüber wenigstens einem von einem ersten Rotorrad oder einer ersten rotierenden Laufschaufel innerhalb eines Verdichters festzuhalten, und eine zweite Einrichtung, um die stromabwärtsseitige Oberfläche gegenüber wenigstens einem von einem zweiten Rotorrad oder einer zweiten rotierenden Laufschaufel innerhalb des Verdichters festzuhalten.

[0014] Demzufolge kann das Verdichterverkleidungssegment aufweisen: – einen Körper mit einer stromaufwärtsseitigen Oberfläche, einer stromabwärtsseitigen Oberfläche und gegenüberliegenden Seitenoberflächen zwischen der stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen Oberfläche; – eine erste Einrichtung, um die stromaufwärtsseitige Oberfläche gegenüber wenigstens einem von einem ersten Rotorrad oder einer ersten rotierenden Laufschaufel innerhalb des Verdichters festzuhalten; und – eine zweite Einrichtung, um die stromabwärtsseitige Oberfläche gegenüber wenigstens einem von einem zweiten Rotorrad oder einer zweiten rotierenden Laufschaufel innerhalb des Verdichters festzuhalten.

[0015] Wenigstens eine erste Einrichtung des vorstehend erwähnten Verkleidungselementes kann einen ersten Vorsprung aus der stromaufwärtsseitigen Oberfläche aufweisen, oder die zweite Einrichtung weist einen zweiten Vorsprung aus der stromabwärtsseitigen Oberfläche auf.

[0016] Wenigstens eine erste Einrichtung von jedem vorstehend erwähnten Verkleidungselement kann eine erste Aussparung in der stromaufwärtsseitigen Oberfläche aufweisen, oder die zweite Einrichtung weist eine zweite Aussparung aus der stromabwärtsseitigen Oberfläche auf.

[0017] Der Körper jedes vorstehend erwähnten Verdichterverkleidungssegmentes kann eine Oberfläche definieren, die einer Innenspitze einer Statorleitschaufel innerhalb des Verdichters entspricht.

[0018] Die stromaufwärtsseitige Oberfläche jedes vorstehend erwähnten Verdichterverkleidungssegmentes kann schmaler als die stromabwärtsseitige Oberfläche sein.

[0019] Jedes vorstehend erwähnte Verdichterverkleidungssegment kann ferner einen Falz in jeder von den gegenüberliegenden Seitenoberflächen aufweisen.

[0020] Die vorliegende Erfindung kann auch eine Gasturbine mit einem Verdichterabschnitt mit einem ersten Rotorrad, einer ersten Stufe von in Umfangsrichtung um das erste Rotorrad angeordneten rotierenden Laufschaufeln, einem zweiten Rotorrad stromabwärts von dem ersten Rotorrad und einer zweiten Stufe mit in Umfangsrichtung um das zweite Rotorrad herum angeordneten rotierenden Laufschaufeln beinhalten. Mehrere Verkleidungssegmente erstrecken sich zwischen dem ersten Rotorrad und dem zweiten Rotorrad. Jedes Verkleidungssegment enthält eine erste Arretierungsvorrichtung, die entsprechend einer ersten komplementären Aufnahmevorrichtung auf wenigstens einem von einem ersten Rotorrad oder einer ersten rotierenden Laufschaufel in der ersten Stufe von rotierenden Laufschaufeln angeordnet ist, und eine zweite Arretierungsvorrichtung, die einer zweiten komplementären Aufnahmevorrichtung entsprechend auf wenigstens einem von dem zweiten Rotorrad oder einer zweiten rotierenden Laufschaufel in der zweiten Stufe rotierender Laufschaufeln geformt ist. Ein Verbrennungsabschnitt befindet sich stromabwärts von dem Verdichterabschnitt und ein Turbinenabschnitt befindet sich stromabwärts von dem Verbrennungsabschnitt.

[0021] Demzufolge kann eine Gasturbine aufweisen: – einen Verdichterabschnitt mit einem ersten Rotorrad, einer ersten Stufe von rotierenden Laufschaufeln, die in Umfangsrichtung um das erste Rotorrad herum angeordnet sind, einem zweiten Rotorrad stromabwärts von dem ersten Rotorrad, einer zweiten Stufe von in Umfangsrichtung um das zweite Rotorrad herum angeordneten rotierenden Laufschaufeln und mehreren Verkleidungssegmenten, die sich zwischen dem ersten Rotorrad und dem zweiten Rotorrad erstrecken, wobei jedes Verkleidungssegment eine erste Arretierungsvorrichtung enthält, die so geformt ist, dass sie einer ersten komplementären Aufnahmevorrichtung auf wenigstens einem von dem ersten Rotorrad oder einer ersten rotierenden Laufschaufel in der ersten Stufe von Laufschaufeln entspricht, und eine zweite Arretierungsvorrichtung, die so geformt ist, dass sie einem zweiten komplementäre Aufnahmevorrichtung auf wenigstens einem von dem zweiten Rotorrad oder einer zweiten rotierenden Laufschaufel in der zweiten Stufe von rotierenden Laufschaufeln entspricht; – einen Verbrennungsabschnitt stromabwärts von dem Verdichterabschnitt; und – einen Turbinenabschnitt stromabwärts von dem Verbrennungsabschnitt.

[0022] Wenigstens eine von den ersten und zweiten Befestigungsmitteln der Gasturbine kann einen Vorsprung auf dem Verkleidungssegment aufweisen.

[0023] Die erste komplementäre Aufnahmevorrichtung jeder vorstehend erwähnten Gasturbine kann einen Vorsprung auf wenigstens einem von dem ersten Rotorrad oder der ersten rotierenden Laufschaufel aufweisen.

[0024] Wenigstens eine von den ersten Befestigungsmitteln jeder vorstehend erwähnten Gasturbine kann die erste komplementäre Aufnahmevorrichtung innerhalb des Verdichters überdecken oder das zweite Befestigungsmittel überdeckt die zweite komplementäre Aufnahmevorrichtung innerhalb des Verdichters.

[0025] Jedes Verdichterverkleidungssegment jeder vorstehend erwähnten Gasturbine kann eine Oberfläche definieren, die einer Innenspitze einer Statorleitschaufel entspricht.

[0026] Jedes Verdichterverkleidungssegment jeder vorstehend erwähnten Gasturbine kann ferner einen Falz in jeder von den gegenüberliegenden Seitenoberflächen aufweisen.

[0027] Die Gasturbine jedes vorstehend erwähnten Typs kann ferner ein drittes Rotorrad zwischen dem ersten und zweiten Rotorrad aufweisen.

[0028] Die mehreren Verkleidungssegmente jeder vorstehend erwähnten Gasturbine können in Umfangsrichtung um das dritte Rotorrad herum angeordnet sein.

[0029] Der Fachmann wird die Merkmale und Aspekte derartiger Ausführungsformen, und weiterer, bei Betrachtung der Patentschrift besser erkennen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0030] Eine vollständige und grundlegende Beschreibung der vorliegenden Erfindung einschliesslich ihrer besten Ausführungsart für einen Fachmann wird nachstehend in dem Rest der Patentschrift unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen Verdichters nach dem Stand der Technik mit entferntem Gehäuse ist; Fig. 2 eine Seitenquerschnittsansicht des in Fig. 1 dargestellten exemplarischen Verdichters ist; Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen Verdichters mit entferntem Gehäuse gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; Fig. 4 eine Seitenquerschnittsansicht des in Fig. 3 dargestellten exemplarischen Verdichters ist; Fig. 5 eine stromabwärtsseitige perspektivische Ansicht eines in den Fig. 3 und 4 dargestellten Verkleidungssegmentes gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; Fig. 6 eine stromaufwärtsseitige perspektivische Ansicht des in Fig. 5 dargestellten Verkleidungssegmentes ist; Fig. 7 eine stromaufwärtsseitige perspektivische Ansicht eines in den Fig. 3 und 4 dargestellten Rotorrades ist; Fig. 8 eine stromabwärtsseitige perspektivische Ansicht des in Fig. 7 dargestellten Rotorrades ist; und Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer exemplarischen Gasturbine ist, die irgendeine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0031] Es wird nun im Detail auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, wovon ein oder mehrere Beispiele in den Zeichnungen dargestellt sind. Die detaillierte Beschreibung verwendet Zahlen- und Buchstabenbezeichnungen, um sich auf Merkmale in den Zeichnungen zu beziehen. Gleiche oder ähnliche Bezeichnungen in den Zeichnungen oder in der Beschreibung wurden verwendet, um gleiche oder ähnliche Teile der Erfindung zu bezeichnen. So wie hierin verwendet, können die Begriffe «erst..», «zweit., und «dritt..» austauschbar verwendet werden, um eine Komponente von einer anderen zu unterscheiden, und sollen keine Lage oder Bedeutung der individuellen Komponenten anzeigen. Zusätzlich beziehen sich die Begriffe «stromaufwärts» und «stromabwärts» auf die relative Lage von Komponenten in einem Fluidstrompfad. Beispielsweise befindet sich die Komponente A stromaufwärts von der Komponente B, wenn ein Fluid von der Komponente A zu der Komponente B strömt. Umgekehrt befindet sich die Komponente B stromabwärts von der Komponente A, wenn die Komponente B einen Fluidstrom von der Komponente A empfängt.

[0032] Jedes Beispiel wird im Rahmen einer Erläuterung der Erfindung und nicht einer Einschränkung der Erfindung bereitgestellt. Tatsächlich wird es für den Fachmann ersichtlich sein, dass Modifikationen und Variationen in der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können, ohne von deren Schutzumfang oder Erfindungsgedanken abzuweichen. Gleiche oder ähnliche Bezeichnungen in den Zeichnungen und in der Beschreibung wurden zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile der Erfindung verwendet. Beispielsweise können als Teil einer Ausführungsform dargestellte und beschriebene Merkmale bei einer weiteren Ausführungsform genutzt werden, um noch eine weitere Ausführungsform zu ergeben. Somit soll die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Varianten abdecken, soweit sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.

[0033] Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten ein oder mehrere Verkleidungssegmente, die in einem Verdichter eingebaut sein können, um den Wirkungsgrad des Verdichters zu verbessern. Der Verdichter enthält im Wesentlichen abwechselnde Stufen rotierender Laufschaufeln und Statorleitschaufeln, wie es im Fachgebiet bekannt ist. Jedes Verkleidungssegment erstreckt sich zwischen benachbarten Stufen rotierender Laufschaufeln und beinhaltet verschiedene Einrichtungen, um das Verkleidungssegment in seiner Lage zu halten. In speziellen Ausführungsformen kann jedes Verkleidungssegment eine Oberfläche enthalten, die einer Innenspitze der Statorleitschaufeln entspricht und mehrere Verkleidungssegmente können in Umfangsrichtung um ein Rotorrad zwischen benachbarten Stufen rotierender Laufschaufeln angeordnet sein, um die Menge an Arbeitsfluid zu reduzieren, die eine Stufe von Statorleitschaufeln umgehen kann. Obwohl exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung allgemein im Zusammenhang mit einem in einer Gasturbine eingebauten Verdichter für Zwecke der Veranschaulichung beschrieben werden, wird der Fachmann leicht erkennen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einem beliebigen Verdichter enthalten und/oder eingebaut sein können, sofern es nicht speziell in den Ansprüchen angegeben ist.

[0034] Fig. 3 stellt eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen Verdichters 40 gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereit und Fig. 4 stellt eine Seitenquerschnittsansicht des in Fig. 3 dargestellten exemplarischen Verdichters 40 bereit. Gemäss Darstellung in den Fig. 3 und 4 umgibt ein Gehäuse 42 im Wesentlichen den Verdichter 40, um ein Arbeitsfluid (z.B. Luft) einzuschliessen und ein Abschnitt des Gehäuses 42 ist in Fig. 3 entfernt, um Komponenten im Inneren des Verdichters 40 freizulegen. Abwechselnde Stufen von rotierenden Laufschaufeln 44 und Statorleitschaufeln 46 innerhalb des Gehäuses 42 verleihen dem Arbeitsfluid progressiv kinetische Energie, um ein verdichtetes Arbeitsfluid in einem hoch energetischen Zustand zu erzeugen. Jede rotierende Laufschaufel 44 kann um ein Rotorrad 48 herum angeordnet sein und sich radial nach aussen zu dem Gehäuse 42 erstrecken. Umgekehrt kann jede Statorleitschaufel 46 in Umfangsrichtung um das Gehäuse 42 herum angeordnet sein und sich radial nach innen zu einem Rotorrad 50 erstrecken, das benachbarte Stufen rotierender Laufschaufeln 44 trennt. Die Rotorräder 48, 50 können sequentiell miteinander verbunden sein, um zusammengenommen einen Rotor entlang einer axialen Mittellinie des Verdichters 40 auszubilden.

[0035] Gemäss Darstellung in den Fig. 3 und 4 können sich mehrere Verkleidungssegmente 60 zwischen Rotorrädern 48 benachbarter Stufen rotierender Laufschaufeln 44 erstrecken. Jedes Verkleidungssegment 60 kann verschiedenen Einrichtungen enthalten, um das Verkleidungssegment 60 in seiner Lage zwischen benachbarten Stufen von rotierenden Laufschaufeln 44 zu halten. Zusätzlich können, wie es am deutlichsten in Fig. 4 dargestellt ist, die Dichtungssegmente 60 in Umfangsrichtung um die Rotorräder 50 herum angeordnet sein, die benachbarte Stufen rotierender Laufschaufeln 44 trennen, und jedes Verkleidungssegment 60 kann eine Oberfläche 62 enthalten oder definieren, die einer Innenspitze 64 der Statorleitschaufeln 46 entspricht. Auf diese Weise können die Verkleidungssegmente 60 die Menge an verdichtetem Arbeitsfluid reduzieren, die die Statorleitschaufeln 46 zwischen den Innenspitzen 64 der Statorleitschaufeln 46 und dem Rotorrad 50 umgehen kann.

[0036] Fig. 5 und 6 stellen stromabwärtsseitige bzw. stromaufwärtsseitige Ansichten des in den Fig. 3 und 4 dargestellten Verkleidungssegmentes gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereit. Gemäss Darstellung in den Fig. 5 und 6 kann das Verkleidungssegment 60 im Wesentlichen einen Körper 66 mit einer stromaufwärtsseitigen Oberfläche 68, einer stromabwärtsseitigen Oberfläche 70 und gegenüberliegenden Seitenoberflächen 72 zwischen den stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen Oberflächen 68, 70 enthalten. Die stromaufwärtsseitige Oberfläche 68 ist im Wesentlichen schmaler als die stromabwärtsseitige Oberfläche 70, um dem im Wesentlichen zunehmenden Durchmesser des Verdichters 40 in der Stromabwärtsrichtung zu entsprechen, obwohl solches keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung ist, sofern es nicht speziell in den Ansprüchen angegeben wird. Zusätzlich können die gegenüberliegenden Seitenoberflächen 72 ferner eine Nut, einen Absatz, einen Falz 74 oder eine ähnliche Struktur enthalten, um eine glatte komplementäre Aufnahmevorrichtung zwischen benachbarten Verkleidungssegmenten 60 bereitzustellen.

[0037] Fig. 7 stellt eine stromaufwärtsseitige perspektivische Ansicht des Rotorrades 48 unmittelbar stromaufwärts von dem Verkleidungssegment 60 bereit, und Fig. 8 stellt eine stromabwärtsseitige perspektivische Ansicht des Rotorrades 48 unmittelbar stromabwärts von dem Verkleidungssegment 60 bereit. Wie in den Fig. 5 bis 8 dargestellt, kann das Verkleidungssegment 60 ferner eine erste Einrichtung zum Festhalten der stromaufwärtsseitigen Oberfläche 68 gegenüber der benachbarten rotierenden Laufschaufel 44 und/oder dem (in Fig. 7 dargestellten) Rotorrad 48 enthalten und eine zweite Einrichtung zum Festhalten der stromabwärtsseitigen Oberfläche 70 gegenüber der benachbarten rotierenden Laufschaufel 44 und/oder dem (in Fig. 8 dargestellten) Rotorrad 48. Die Funktion der ersten und zweiten Einrichtung ist die Verhinderung einer unbeabsichtigten Umfangs- und/oder Radialbewegung der stromaufwärtsseitigen und/oder stromabwärtsseitigen Oberflächen 68, 70 des Verkleidungssegmentes 60 in Bezug auf die entsprechende benachbarte rotierende Laufschaufel 44 und/oder das Rotorrad 48 während des Betriebs, um dadurch das Verkleidungssegment 60 in seiner Lage festzuhalten oder zu haltern. Die der ersten und zweiten Einrichtung zugeordnete Struktur kann jede beliebige Vorrichtung, Aufnahmevorrichtung oder Mechanismus beinhalten, die im Fachgebiet zum haltern oder Festhalten einer Komponente gegenüber einer anderen Komponente bekannt sind. Beispielsweise kann jeder ersten und zweiten Einrichtung zugeordnete Struktur jede Kombination von Kleber, Bolzen, Schrauben, Schliessen, Klemmen, Arretierungsvorrichtungen und/oder komplementären Aufnahmevorrichtungen in einer oder mehreren von den rotierenden Laufschaufeln 44, Rotorrädern 48, in der stromaufwärtsseitigen Oberfläche 68 und/oder stromabwärtsseitigen Oberfläche 70 enthalten. In der in den Fig. 5 und 7 dargestellten speziellen Ausführungsform kann beispielsweise die der ersten Struktur zugeordnete Einrichtung ein oder mehrere Arretierungsvorrichtungen oder Vorsprünge 80 auf der (in Fig. 5 dargestellten) stromaufwärtsseitigen Oberfläche 68 enthalten, die so geformt sind, dass sie komplementären Aufnahmevorrichtungen oder Aussparungen 82 in der benachbarten rotierenden Laufschaufel 44 und/oder (dem in Fig. 7 dargestellten) Rotorrad 48 übereinstimmen. Ebenso kann gemäss der in Fig. 6 und 8 dargestellten speziellen Ausführungsform die der zweiten Einrichtung zugeordnete Struktur eine oder mehrere Arretierungsvorrichtungen oder Aussparungen 84 auf der (in Fig. 6 dargestellten) stromabwärtsseitigen Oberfläche enthalten, die so geformt sind, dass sie komplementären Aufnahmevorrichtungen oder Vorsprünge 86 in der benachbarten rotierenden Laufschaufel 44 und/oder (dem in Fig. 8 dargestellten) Rotorrad 48 übereinstimmen. Der Fachmann wird aus den Lehren hierin leicht erkennen, dass mehrere Kombinationen von Arretierungsvorrichtungen, Aufnahmevorrichtungen, Vorsprüngen und Aussparungen eine geeignete Struktur für die erste und/oder zweite Einrichtung bereitstellen können, und dass die vorliegende Erfindung auf keinerlei spezielle Kombination beschränkt ist, sofern sie nicht speziell in den Ansprüchen angegeben wird.

[0038] Fig. 9 stellt einen vereinfachten Querschnitt einer exemplarischen Gasturbine 90 bereit, die verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthalten kann. Wie dargestellt, kann die Gasturbine 90 einen Verdichterabschnitt 92 vorne, einen radial um den Mittenabschnitt herum angeordneten Verbrennungsabschnitt 94 und einen Turbinenabschnitt 96 hinten enthalten. Der Verdichterabschnitt 92 und der Turbinenabschnitt 96 können sich einen gemeinsamen Rotor 98 teilen, der mit einem Generator 100 zum Erzeugen von Elektrizität verbunden ist.

[0039] Der Verdichterabschnitt 92 kann einen Axialströmungsverdichter enthalten, in welchem ein Arbeitsfluid 102, wie z.B. Umgebungsluft, in den Verdichter eintritt und die abwechselnden Stufen stationärer Leitschaufeln 104 und rotierender Laufschaufeln 106 passiert. Ein Verdichtergehäuse 100 kann das Arbeitsfluid 102 einschliessen, während die stationären Leitschaufeln 104 und die rotierenden Laufschaufeln 106 das Arbeitsfluid 102 beschleunigen und umlenken, um einen kontinuierlichen Strom von verdichtetem Arbeitsfluid 102 zu erzeugen. Der Grossteil des verdichteten Arbeitsfluids 102 strömt durch einen Verdichterauslasssammelraum 110 zu dem Verbrennungsabschnitt 94.

[0040] Der Verbrennungsabschnitt 94 kann jede Art von im Fachgebiet bekannten Brenner enthalten. Beispielsweise kann gemäss Darstellung in Fig. 9 ein Brennergehäuse 112 in Umfangsrichtung einen Teil oder den gesamten Verbrennungsabschnitt 94 umgeben, um das verdichtete Arbeitsfluid 102, das aus dem Verdichterabschnitt 92 strömt, aufzunehmen. Eine oder mehrere Brennstoffdüsen 114 können radial in einer Endabdeckung 116 angeordnet sein, um einer Brennkammer 118 stromabwärts von den Brennstoffdüsen 114 Brennstoff zuzuführen. Mögliche Brennstoffe beinhalten beispielsweise einen oder mehrere von Hochofengas, Koksofengas, Erdgas, verdampftem verflüssigtem Erdgas (LNG), Wasserstoff und Propan. Das verdichtete Arbeitsfluid 102 kann aus dem Verdichterauslasskanal 110 entlang der Aussenseite der Brennkammer 118 strömen, bevor es die Endabdeckung 116 erreicht und die Richtung umkehrt, um durch die Brennstoff düsen 114 zum Vermischen mit dem Brennstoff zu strömen. Das Gemisch aus Brennstoff und verdichtetem Arbeitsfluid 102 strömt in die Brennkammer 118, wo es verbrennt, um Verbrennungsgase mit hoher Temperatur und hohem Druck zu erzeugen. Eine Übergangsführung 120 umgibt in Umfangsrichtung wenigstens einen Abschnitt der Brennkammer 118 und die Verbrennungsgase strömen durch die Übergangsführung 120 zu dem Turbinenabschnitt 96.

[0041] Der Turbinenabschnitt 96 kann abwechselnde Stufen rotierender Schaufeln 122 und stationärer Leitapparate 124 haben. Die Übergangsführung 120 lenkt und fokussiert die Verbrennungsgase auf die erste Stufe rotierender Schaufeln 120. Während die Verbrennungsgase die erste Stufe rotierender Schaufeln 122 passieren, expandieren die Verbrennungsgase, was eine Drehung der Schaufeln 122 und eine Rotation des Rotors 98 bewirkt. Die Verbrennungsgase strömen dann zu der nächsten Stufe stationärer Leitapparate 124, welche die Verbrennungsgase auf die nächste Stufe rotierender Schaufeln 122 umlenken und der Vorgang wiederholt sich für die nachstehenden Stufen.

[0042] Der Fachmann wird aus den Lehren hierin leicht erkennen, dass die in den Fig. 3 – 8 dargestellte Ausführungsform Vorteile gegenüber bestehenden T-Verkleidungen bereitstellt. Beispielsweise verhindern die erste und zweite Einrichtung eine unbeabsichtigte Umfangs- und/oder Radial-Bewegung der stromaufwärtsseitigen und/oder stromabwärtsseitigen Oberflächen 68, 70 des Verkleidungssegmentes 60 in Bezug auf die entsprechende benachbarte rotierende Laufschaufel 44 und/oder das Rotorrad 48 während des Betriebs. Demzufolge erübrigen die hierin beschriebenen Ausführungsformen die Notwendigkeit, dass die zuvor in den Abstandsrädern 20 enthaltenen Umfangschwalbenschwanzschlitze 22 die T-Verkleidungen 24 axial festhalten. Zusätzlich kann die Umfangsanordnung der Verkleidungssegmente 60 um das Rotorrad 50 herum, dem Falz 74 in benachbarten Seitenoberflächen 72 ermöglichen, eine Überfalzungsdichtung zwischen benachbarten Verkleidungssegmenten 60 auszubilden, um den Wirkungsgrad in dem Verdichter 40 weiter zu erhöhen.

[0043] Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschliesslich ihrer besten Ausführungsart offenzulegen, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschliesslich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.

[0044] Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschliesslich ihrer besten Ausführungsart offenzulegen, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschliesslich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.

[0045] Ein Verdichterverkleidungssegment enthält einen Körper mit einer stromaufwärtsseitigen Oberfläche, einer stromabwärtsseitigen Oberfläche und gegenüberliegenden Seitenoberflächen zwischen den stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen Oberflächen. Eine erste Arretierungsvorrichtung auf der stromaufwärtsseitigen Oberfläche ist so geformt, dass sie einer ersten komplementären Aufnahmevorrichtung innerhalb eines Verdichters entspricht. Eine zweite Arretierungsvorrichtung auf der stromabwärtsseitigen Oberfläche ist so geformt, dass sie einer zweiten komplementären Aufnahmevorrichtung innerhalb des Verdichters entspricht.

Bezugszeichenliste

[0046] <tb>10<SEP>Verdichter <tb>12<SEP>Gehäuse <tb>14<SEP>rotierende Laufschaufeln <tb>16<SEP>Statorleitschaufeln <tb>18<SEP>Rotorrad <tb>20<SEP>Abstandsrad <tb>22<SEP>Umfangsschwalbenschwanzschlitze <tb>24<SEP>T-Verkleidungssegmente <tb>26<SEP>Oberfläche <tb>28<SEP>Innenspitze <tb>40<SEP>Verdichter <tb>42<SEP>Gehäuse <tb>44<SEP>rotierende Laufschaufeln <tb>46<SEP>Statorleitschaufeln <tb>48<SEP>Rotorrad <tb>50<SEP>Rotorrad (Abstandshalter) <tb>60<SEP>Verkleidungssegment <tb>62<SEP>Oberfläche <tb>64<SEP>Innenspitze <tb>66<SEP>Körper <tb>68<SEP>stromaufwärtsseitige Oberfläche <tb>70<SEP>stromabwärtsseitige Oberfläche <tb>72<SEP>Seitenoberflächen <tb>74<SEP>Falz <tb>80<SEP>Arretierungsvorrichtung oder Vorsprünge in der stromaufwärtsseitigen Oberfläche <tb>82<SEP>Aufnahmevorrichtungen oder Aussparungen in Laufschaufel oder Rad <tb>84<SEP>Arretierungsvorrichtung oder Vorsprünge in der stromabwärtsseitigen Oberfläche <tb>86<SEP>Aufnahmevorrichtungen oder Vorsprünge in Laufschaufel oder Rad <tb>90<SEP>Gasturbine <tb>92<SEP>Verdichterabschnitt <tb>94<SEP>Verbrennungsabschnitt <tb>96<SEP>Turbinenabschnitt <tb>98<SEP>Rotor <tb>100<SEP>Generator <tb>102<SEP>Arbeitsfluid <tb>104<SEP>stationäre Leitschaufeln (Verdichter) <tb>106<SEP>rotierende Laufschaufeln <tb>108<SEP>Verdichtergehäuse <tb>110<SEP>Verdichterauslasssammelraum <tb>112<SEP>Brennergehäuse <tb>114<SEP>Brennstoffdüsen <tb>116<SEP>Endabdeckung <tb>118<SEP>Brennkammer <tb>120<SEP>Übergangsführung <tb>122<SEP>Schaufeln <tb>124<SEP>stationäre Leitschaufeln

Claims

1. Verdichterverkleidungssegment, aufweisend: a. einen Körper mit einer stromaufwärtsseitigen Oberfläche, einer stromabwärtsseitigen Oberfläche und gegenüberliegenden Seitenoberflächen zwischen der stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen Oberfläche; b. ein erstes Mittel zum Festhalten der stromaufwärtsseitigen Oberfläche gegenüber wenigstens einem von einem ersten Rotorrad oder einer ersten rotierenden Laufschaufel in einem Verdichter; und c. ein zweites Mittel zum Festhalten der stromabwärtsseitigen Oberfläche gegenüber wenigstens einem von einem zweiten Rotorrad oder einer zweiten rotierenden Laufschaufel in einem Verdichter.

2. Verdichterverkleidungssegment nach Anspruch 1, wobei wenigstens eines der ersten Mittel einen ersten Vorsprung aus der stromaufwärtsseitigen Oberfläche aufweist oder die zweite Einrichtung einen zweiten Vorsprung aus der stromabwärtsseitigen Oberfläche aufweist.

3. Verdichterverkleidungssegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens eines des ersten Mittels eine erste Aussparung in der stromaufwärtsseitigen Oberfläche aufweist oder das zweite Mittel eine zweite Aussparung in der stromabwärtsseitigen Oberfläche aufweist.

4. Verdichterverkleidungssegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Körper eine Oberfläche definiert, die einer Innenspitze einer Statorleitschaufel in dem Verdichter entspricht.

5. Verdichterverkleidungssegment nach einem» der vorstehenden» Ansprüche, wobei die stromaufwärtsseitige Oberfläche schmaler als die stromabwärtsseitige Oberfläche ist.

6. Verdichterverkleidungssegment nach einem der vorstehenden Ansprüche, das ferner einen Falz in jeder der gegenüberliegenden Seitenoberflächen aufweist.

7. Gasturbine, aufweisend: a. einen Verdichterabschnitt mit einem ersten Rotorrad, einer ersten Stufe von rotierenden Laufschaufeln, die in Umfangsrichtung um das erste Rotorrad herum angeordnet sind, mit einem zweiten Rotorrad stromabwärts von dem ersten Rotorrad, einer zweiten Stufe von in Umfangsrichtung um das zweite Rotorrad herum angeordneten rotierenden Laufschaufeln und mit mehreren Verkleidungssegmenten, die sich zwischen dem ersten Rotorrad und dem zweiten Rotorrad erstrecken, wobei jedes Verkleidungssegment eine erste Arretierungsvorrichtung enthält, die so geformt ist, dass sie einer ersten komplementären Aufnahmevorrichtung auf wenigstens einem von dem ersten Rotorrad oder einer ersten rotierenden Laufschaufel in der ersten Stufe von Laufschaufeln entspricht, und eine zweite Arretierungsvorrichtung enthält, die so geformt ist, dass sie einer zweiten komplementären Aufnahmevorrichtung auf wenigstens einem von dem zweiten Rotorrad oder einer zweiten rotierenden Laufschaufel in der zweiten Stufe von rotierenden Laufschaufeln entspricht; b. einen Verbrennungsabschnitt stromabwärts von dem Verdichterabschnitt; und c. einen Turbinenabschnitt stromabwärts von dem Verbrennungsabschnitt.

8. Gasturbine nach Anspruch 7, wobei wenigstens eines von den Verkleidungssegmenten ein Verdichterverkleidungssegment gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6 ist.

9. Gasturbine nach Anspruch 7 oder 8, wobei jedes Verkleidungssegment eine Oberfläche definiert, die einer Innenspitze einer Statorleitschaufel entspricht.

10. Gasturbine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, die ferner ein drittes Rotorrad zwischen dem ersten und zweiten Rotorrad aufweist.