DE3446385C2 - Axialgasturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Axialgasturbinen-Triebwerk gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Axialgasturbinen-Triebwerke weisen allgemein einen Verdichterabschnitt, einen Brennkammerabschnitt und einen Turbinenabschnitt auf. Durch die Abschnitte des Triebwerks erstreckt sich ein Rotor hindurch, wobei ein feststehendes, sich in axialer Richtung erstreckendes Gehäuse den Rotor umgibt. Zwischen dem Rotor und dem Gehäuse führt ein ringförmiger Strömungsweg für die heißen Arbeitsgasmedien durch das Triebwerk hindurch. Wenn die Gase durch die Maschine hindurch strömen, werden sie in dem Verdichterabschnitt komprimiert, in dem Brennkammerab­ schnitt mit Treibstoff verbrannt und bei ihrem Durch­ gang durch den Turbinenabschnitt entspannt, um Nutzar­ beit zu liefern.

Der Rotor in dem Turbinenabschnitt besteht aus einer Rotoranordnung, um Nutzarbeit aus den heißen, unter Druck stehenden Gasen zu erzielen. Diese Rotoranordnung umfaßt eine Rotorscheibe und eine Vielzahl von Rotor­ schaufeln, die sich durch den Strömungsweg des Arbeits­ mediums hindurch nach außen erstrecken.

Innerhalb des Gehäuses ist im Turbinenabschnitt eine in Se­ gmente aufgeteilte äußere Luftdichtung vorgesehen, die um die Rotorschaufelanordnung herum angeordnet ist, um ein Lecken des Arbeitsgasmediums über den Spitzen der Schau­ feln zu verhindern. Diese Luftdichtung ist über eine Abstützeinrichtung am äußeren Gehäuse abgestützt und wird durch diese in Lage gehalten. Die äußere Luftdichtung weist zur Rotorschaufelanordnung einen radialen Abstand auf und beläßt dazwischen einen Spalt für ein Aus­ dehnungsspiel. Der Ausdehnungsspalt ist vorgesehen, um eine zu Zerstörungen führende Überlagerung zwischen den Rotorschaufeln und der äußeren Luftdichtung zu verhindern.

In modernen Triebwerken wird der Ausdehnungsspalt zwischen den Rotorschaufeln und der äußeren Luftdichtung moduliert, um das Spiel während unterschiedlicher Be­ triebszustände des Triebwerks zu minimieren. Beispiele von Triebwerken, die äußere Konstruktionen verwenden, um den Ausdehnungsspalt zu verändern, sind in dem US-Patent 4 019 320 von Redinger et al, mit dem Titel "External gasturbine engine cooling for clearance control" und in dem US-Patent 4 247 248 von Chaplin et al mit dem Titel "Outer air seal support structure for a gasturbine engine" beschrieben, auf deren Inhalt hier­ mit Bezug genommen wird. In Redinger und in Chaplin wird der Durchmesser der äußeren Luftdichtung um die An­ ordnung der Rotorschaufeln herum und somit der Spalt für das Ausdehnungsspiel wahlweise durch Kühlen eines Be­ reichs des Gehäuses eingestellt. Wie in Redinger und Chaplin dargestellt, ist jede äußere Luftdichtung mit einem Statorabstützaufbau versehen, der einen stromauf­ wärtigen und einen stromabwärtigen Abstützring umfaßt. Das Triebwerksgehäuse besitzt neben dem stromaufwärtigen Abstützring eine sich in Umfangsrichtung erstreckende schienenartige Flanschverbindung; neben dem stromab­ wärtigen Abstützring ist eine zweite sich in Umfangs­ richtung erstreckende schienenartige Flanschverbindung vorgesehen. Auf diese Flanschverbindungen wird Kühlluft geblasen. Wenn die Kühlluft von den äußeren Flanschver­ bindungen die Hitze abführt, ziehen sich die äußeren Flanschverbindungen zusammen und zwingen den Abstütz­ aufbau zu einem kleineren Durchmesser. Der innere Ab­ stützaufbau ist bezüglich des äußeren Gehäuses und der äußeren Luftdichtungssegmente in Umfangsrichtung ver­ schiebbar, um sich den großen Änderungen im Durchmesser anpassen zu können. Ein Abstellen der Kühlluft ermöglicht es den Flanschverbindungen, sich mit einem auftretenden Zuwachs des Durchmessers des inneren Stützaufbaus und der äußeren Luftdichtungen auszudehnen. Wenn der Aus­ dehnungsspalt zwischen der äußeren Luftdichtung und den Rotorschaufeln verändert wird, müssen sich der stromauf­ wärtige und der stromabwärtige Abstützring um den gleichen Betrag bewegen, um ein Kippen der äußeren Luftdichtungssegmente von vorne nach rückwärts zu ver­ hindern. Beispielsweise könnte ein Kippen der Segmente dadurch entstehen, daß ein unerwarteter axialer Tempera­ turgradient in dem äußeren Gehäuse zwischen den Flansch­ verbindungen auftritt oder wenn die stromaufwärtige Flanschverbindung unerwarteterweise mehr gekühlt wird als die stromabwärtige Flanschverbindung, wodurch der Spalt am vorderen Ende der Luftdichtung gegenüber dem am hinteren Ende abnimmt. Eine unverhergesehene Abnahme des Ausdehnungsspalts zwischen der äußeren Luftdichtung und der Rotorschaufeln kann zu einer zerstörenden Über­ lagerung zwischen den Rotorschaufeln und der äußeren Luft­ dichtungen führen, was mit einer Leistungsminderung des Triebwerks oder gar mit einem Verlust einer Rotorschaufel einhergeht.

Ein Kippen der Segmente könnte an einer stromabwärtigen Flanschverbindung beispielsweise deshalb auftreten, weil eine unvorhergesehene Leckage des Gases aus dem Inneren des Gehäuses zum Äußeren des Gehäuses durch einen Flansch an der Flanschverbindung auftritt. Diese unerwartete Leckage verursacht ein Erhitzen des Flansches und eine Zunahme des Spalts an der Rückseite der Dichtung im Ver­ gleich zur Vorderseite. Ein Spalt zwischen den Rotor­ schaufeln und der äußeren Luftdichtung, der größer ist als erwartet, kann eine Abnahme des Wirkungsgrads des Trieb­ werks infolge einer Zunahme der Leckage des Arbeits­ gasmediums über den Spitzen der Rotorschaufeln verur­ sachen.

Die zur Kühlung der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Flanschverbindung erforderliche Kühlluftmenge ist eben­ falls wichtig. Die Kühlluft, die auf die kühlbaren Flanschverbindungen aufgebracht wird, ist bis zu einem bestimmten Grad komprimiert, um es dieser Luft zu er­ möglichen, von Blaskanälen zu den Flanschverbindungen zu strömen. Der Kompressorabschnitt des Triebwerks ist eine Quelle für die unter Druck stehende Kühlluft. Wenn Ar­ beitsgasmedium durch den Fanabschnitt hindurchtritt, wird ein Teil des unter Druck stehenden Gases (Luft) aus dem Strömungsweg des Arbeitsmediums abgezweigt und zu Blas­ kanälen geführt. Da die Kühlluft aus dem Strömungsweg des Arbeitsmediums abgezweigt wird, nachdem durch das Triebwerk Energie auf sie aufgebracht wurde, um das Gas unter Druck zu setzen, ist es wünschenswert, die zur Kühlung der Spaltkontrolle erforderliche Kühlluftmenge zu reduzieren
Eine Axialgasturbine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist ferner aus der DE-OS-26 54 300 bekannt. Bei dieser bekannten Axialgasturbine wird der um die Rotorschaufeln herum angeordnete Dichtungsring von einem stromaufwärtigen und stromabwärtigen Abstützring am äußeren Gehäuse abgestützt. Die beiden Abstützringe sind hierbei an axial voneinander beabstande­ ten Stellen mit dem äußeren Gehäuse im Eingriff, so daß auch hier die Gefahr besteht, daß bei einer ungleichen Kühlung der Flansche die Schrumpfung bzw. Ausdehnung der Abstützringe unterschiedlich ist und ein Kippen des Dichtungsrings auftritt.

Aus der US-PS-3 391 904 sind kegelstumpfförmige Abstützringe bekannt, mit denen der Dichtungsring oder die Statorschaufel über Haken verbunden sind.

Weiterhin ist aus der US-PS-4 013 376 eine Axialgasturbine bekannt, bei der die Kühlluft nicht von außen auf die Flanschanordnung, sondern innerhalb des Gehäuses in einem Kanal geführt wird, der vom stromaufwärtigen und stromabwärtigen Abstützring begrenzt wird. Beide Abstützringe sind dort im Flanschbereich mit dem Gehäuse in Eingriff. Es handelt sich dort jedoch um eine Turbine mit einem anderen Kühlprinzip, das sich von der be­ schriebenen Außenkühlung der Flansche grundlegend unterscheidet und bei dem das Problem der Schrägstellung des Dichtungsrings aufgrund einer ungleichen Kühlung der Abstützringe nicht auftritt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gattungs­ gemäße Axialgasturbine so auszubilden, daß der Kühlluftbedarf zur Steuerung des Schaufelspitzenspiels verringert wird und ungleich­ mäßige Bewegungen der Dichtungssegmente verhindert werden.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist jeder Abstützring in bogenförmige Abstütz­ segmente unterteilt, wobei die Abstützsegmente des stromaufwärti­ gen Abstützringes und die Abstützsegmente des stromabwärtigen Abstützringes zusammen in einem einzigen axialen ersten Bereich radial innerhalb der Flanschanordnung an dem Gehäuse befestigt sind und sich die Flanschanordnung in einem zweiten axialen Bereich erstreckt, der sich mit dem ersten axialen Bereich überlappt oder von dem ersten axialen Bereich einen Abstand hat, der kleiner als die Weite der Flanschverbindung ist.

Durch die Unterteilung der Abstützringe in bogenförmige Ab­ stützsegmente wird ein gleichmäßiges, spannungsfreies Ausdehnen und Schrumpfen der den Dichtungsring tragenden Abstützringe erreicht. Ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung ist weiterhin, daß beim Schrumpfen und Ausdehnen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Abstützringe diese um den gleichen Betrag bewegt werden, so daß ein Kippen der Abstützsegmente von vorne nach hinten verhindert wird, wenn die Abstützringe und der Dichtungsring durch die kühlbare Flanschanordnung nach innen und außen bewegt werden. Die Gefahr eines Schrägstellens des Dichtungsrings bezüglich der Rotorschaufeln kann dadurch vermieden werden. Hierdurch kann der vorbestimmte Luftspalt zwischen dem Dichtungsring und den Rotorschaufeln genau eingehal­ ten werden, so daß sich ein hoher Triebwerkswirkungsgrad ergibt. Dieser Triebwerkswirkungsgrad wird auch dadurch verbessert, daß durch die Anordnung einer einzigen kühlbaren Flanschverbindung für ein stromaufwärtiges und stromabwärtiges Abstützringpaar eine wirkungsvolle Verwendung der Kühlluft gewährleistet ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform, bei der diejenigen Abstützsegmente, die sich zu einem Ende der Statorschaufelanord­ nung hin erstrecken, integral mit zumindest einem dieser Statorschaufeln ausgebildet ist, kann in vorteilhafter Weise eine Reduzierung der Anzahl der Teile des Triebwerks erreicht werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist jedes Abstützsegmentenpaar einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Haken auf, der mit einem sich in Umfangsrichtung auf der Innenseite des äußeren Gehäuses umlaufenden Haken in Umfangs­ richtung gleitend in Eingriff ist. Dieser Gleiteingriff führt zu einer weiteren Spannungsverminderung und Vergleichmäßigung beim Schrumpfen und Ausdehnen der Flanschanordnung und der Abstütz­ segmente.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Turbofan-Gasturbinentriebwerks mit einem an dem Fangehäuse herausgebrochenen Be­ reich, um eine Kühlluftleitung zu zeigen,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Tur­ binenabschnitts dieses Triebwerks, und

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform des Turbinen­ abschnitts aus Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Turbofan-Gasturbinen­ triebwerk dargestellt. Das Triebwerk weist einen Fanab­ schnitt 10, einen Verdichterabschnitt 12, einen Brenn­ kammerabschnitt 14 und einen Turbinenabschnitt 16 auf, des weiteren eine Drehachse A und einen ringförmigen Strömungsweg 18 für die Gase des Arbeitsmediums, das axial durch die bezeichneten Abschnitte des Triebwerks hindurchströmt. Kreisförmig um den Strömungsweg des Arbeitsmediums herum erstreckt sich ein kühlbares äußeres Gehäuse 20. Im Turbinenabschnitt des Triebwerks besitzt das äußere Gehäuse zumindest eine, integral mit ihm aus­ gebildete kühlbare Flanschverbindung 22, die sich in Um­ fangsrichtung außen um das Gehäuse herumerstreckt. Zum Aufbringen von Kühlluft auf die Flanschverbindungen ist ein entsprechendes Mittel vorgesehen, beispielsweise eine Vielzahl von Blaskanälen 24, die sich in Umfangs­ richtung um das Äußere des Gehäuses herum erstrecken. Eine Vielzahl von Kühlluftlöchern 26 stellt eine Strö­ mungsverbindung des Inneren jedes Kanals mit der zuge­ ordneten Flanschverbindung her. Eine für die Kühlluft vor­ gesehene Leitung 28 erstreckt sich von dem Fanabschnitt des Triebwerks nach rückwärts und steht in Strömungsver­ bindung mit den Blaskanälen, um für die kühlbaren Flansch­ verbindungen eine Kühlluftquelle bereitzustellen.

In Fig. 2 ist die Ansicht eines Längsschnitts durch einen Bereich des Turbinenabschnitts 16 des Triebwerks darge­ stellt, wobei ein Teil des kühlbaren äußeren Gehäuses 20 und des ringförmigen Strömungswegs 18 für das heiße Ar­ beitsmedium gezeigt ist. Von dem äußeren Gehäuse 20 er­ streckt sich eine Statorschaufelanordnung, dargestellt durch die einzelne Statorschaufel 30, radial nach innen durch den Strömungsweg des Arbeitsmediums hindurch. Jede Statorschaufel besitzt einen gleitend an dem äußeren Ge­ häuse angreifenden stromaufwärtigen Fuß 32 und einen stromabwärtigen Fuß 34. Der stromabwärtige Fuß ist an dem äußeren Gehäuse durch ein geeignetes Mittel, bei­ spielsweise eine Schrauben-Mutter-Anordnung 35 befestigt.

Der Turbinenabschnitt umfaßt eine erste Rotorschaufel­ anordnung, die durch die einzelne Rotorschaufel 38 re­ präsentiert ist. Das erste Rotorschaufelblatt 38 endet in einer Schaufelspitze 40, die axial orientiert ist, d. h. sie erstreckt sich im wesentlichen in axialer Richtung. Eine zweite Rotorschaufelanordnung, dargestellt durch die einzelne Rotorschaufel 42, ist in einem axialen Abstand von der ersten Rotorschaufelanordnung vorge­ sehen, um eine wechselweise Anordnung von Rotorschaufeln und Statorschaufeln zu bilden. Die zweite Rotorschaufel endet in einer Spitze 44, die sich im wesentlichen axial orientiert.

Die erste Rotorschaufel 38 und die zweite Rotorschaufel 42 erstrecken sich durch den ringförmigen Strömungs­ weg 18 nach außen bis in die Nähe des kühlbaren äußeren Gehäuses 20. Und die erste Rotorschaufelanordnung erstreckt sich in Umfangsrichtung eine erste Luftdichtung 46 herum, die von den Rotorschaufeln radial einen Abstand aufweist und so einen radialen Spalt G beläßt. Diese äußere Luft­ dichtung wird von einer Anordnung aus bogenförmigen Dichtungssegmenten gebildet, wobei diese Anordnung durch das einzelne Dichtungselement 48 dargestellt ist. An den Segmenten greift ein Statoraufbau 50 an, um die An­ ordnung der äußeren Dichtungssegmente in radialer Rich­ tung abzustützen und in Lage zu halten. Der Statoraufbau umfaßt einen stromaufwärtigen und einen stromabwärtigen Abstützring 52 bzw. 54. Der stromabwärtige Abstützring besitzt eine kegelstumpfförmige Gestalt und wird aus einer Vielzahl von stromabwärtigen Abstützsegmenten ge­ bildet, wie durch das einzelne stromabwärtige Abstütz­ element 56 dargestellt. Jedes stromabwärtige Abstütz­ element greift an der äußeren Luftdichtung an und ist bezüglich dieser in Umfangsrichtung verschiebbar. Jedes stromabwärtige Abstützelement erstreckt sich von der äußeren Luftdichtung zum äußeren Gehäuse 20 und greift verschiebbar an diesem an. In dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist das Zentrum des stromabwärtigen Ab­ stützelements frei, sich in Umfangsrichtung zu bewegen. In einer alternativen Ausbildung kann ein Zentralbolzen (nicht dargestellt) in dem stromabwärtigen Abstützelemente den Zentralabschnitt des stromabwärtigen Abstützelements an einer Verschiebung in Umfangsrichtung bezüglich des Gehäuses hindern. Welche Ausbildungsform auch gewählt wird, die Enden jedes Segments sind frei, sich in Umfangs­ richtung zu bewegen; das Abstützsegment ist bezüglich der äußeren Luftdichtung und des äußeren Gehäuses in Umfangs­ richtung verschiebbar.

Der stromaufwärtige Abstützring 52 weist eine kegelstumpf­ förmige Gestalt auf und wird von einer Vielzahl von stromaufwärtigen Abstützsegmenten gebildet, wie es durch das einzelne stromaufwärtige Abstützelement 58 darge­ stellt ist. Jedes stromaufwärtige Abstützsegment ist von dem äußeren Gehäuse 20 und einem zugeordneten stromab­ wärtigen Abstützsegment 56 umschlossen. Jedes stromauf­ wärtige Abstützelement greift verschiebbar an dem äußeren Gehäuse an und erstreckt sich von dem äußeren Gehäuse zu der äußeren Luftdichtung, um an dieser anzugreifen. Be­ züglich der äußeren Luftdichtung 46 ist jedes stromauf­ wärtige Abstützsegment in Umfangsrichtung verschiebbar.

Des weiteren ist ein innerer Flansch 62 vorgesehen. Dieser Flansch ist ein Beispiel eines Mittels zum Befestigen der Vielzahl stromaufwärtiger Abstützsegmente 58 und der Vielzahl stromabwärtiger Abstützsegmente 56 an dem äußeren Gehäuse 20. Der Flansch befestigt die Segmente an dem äußeren Gehäuse an einer ersten Stelle A₁ und umfaßt eine Schulter 64 und einen Haken 66. Jedes strom­ aufwärtige Segment wird zwischen dem Flansch an dem Ge­ häuse und einem zugeordneten stromabwärtigen Abstütz­ segment 56 eingeschlossen. Durch einen Haken 68 ist das stromabwärtige Abstützsegment angepaßt, in Umfangs­ richtung gleitend an dem sich in Umfangsrichtung er­ streckenden Haken 66 des äußeren Gehäuses anzugreifen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Flansch 62 integral mit dem äußeren Gehäuse ausgebildet. Es sind andere zufriedenstellende Konstruktionen denkbar, welche ein Mittel zum Befestigen des stromaufwärtigen und des stromabwärtigen Abstützsegments verwenden, das nicht in­ tegral mit dem äußeren Gehäuse verbunden ist (beispiels­ weise ein zweiter Satz Abstützringe), und was dennoch eine Bewegung in Umfangsrichtung zwischen den stromauf­ wärtigen und stromabwärtigen Ringen und dem äußeren Ge­ häuse ermöglicht.

Außen um das äußere Gehäuse an einer Stelle A₂, die zur ersten axialen Stelle A axial benachbart ist, erstreckt sich eine kühlbare Flanschverbindung 22 mit einer axialen Weite W in Umfangsrichtung herum. Der Terminus "benach­ bart" bedeutet, daß die axiale Stelle des Flanschs in einem Abstand D liegt, der kleiner ist als die Weite W der Flanschverbindung. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt, daß die axiale Stelle A₂ der Flanschverbindung 22 und die axiale Stelle A₁ sich überlappen.

Durch den ringförmigen Strömungsweg 18 hindurch er­ streckt sich eine zweite Anordnung von Rotorschaufeln 42 bis in die Nähe des kühlbaren äußeren Gehäuses 20. Um diese Rotorschaufelanordnung erstreckt sich in Umfangs­ richtung eine zweite äußere Luftdichtung 72 herum, die von den Rotorschaufeln einen radialen Abstand aufweist und einen Spalt G₂ beläßt. Die zweite äußere Luftdich­ tung wird durch eine Anordnung bogenförmiger Dichtungs­ segmente 74 gebildet. Ein Statoraufbau 76 des gleichen Typs wie der Statoraufbau 50 stützt die Anordnung der bogenförmigen Segmente um die Rotorschaufelanordnung herum, und hält sie in Lage. Der Statoraufbau umfaßt einen stromaufwärtigen und einen stromabwärtigen Ab­ stützring 78 bzw. 80. Der stromaufwärtige Abstützring besitzt eine kegelstumpfförmige Gestalt und wird von einer Vielzahl von sich in Umfangsrichtung erstreckenden Segmenten gebildet, wie durch das einzelne Segment 82 dargestellt. Der stromabwärtige Abstützring besitzt ebenfalls eine kegelstumpfförmige Gestalt und wird durch eine Vielzahl von stromabwärtigen Abstützsegmenten ge­ bildet, wie durch das einzelne stromabwärtige Abstütz­ segment 84 dargestellt. Um jedes stromaufwärtige Ab­ stützsegment integral mit einem stromabwärtigen Abstütz­ segment zu verbinden, damit ein Paar zugeordneter Seg­ mente 90 entsteht, wird eine Schrauben-Mutter-Anordnung 86 oder ein anderes geeignetes Mittel verwendet. Jedes Segmentpaar weist einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Haken 92 auf. Ein an einer ersten axialen Stelle A₃ an dem äußeren Gehäuse vorgesehener Haken 94 stellt ein Mittel zum Befestigen der Abstützsegmente an dem äußeren Ge­ häuse dar und versetzt das Gehäuse in die Lage, in Um­ fangsrichtung gleitbar an dem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Haken des Abstützsegmentepaars anzugreifen, Eine kühlbare Flanschverbindung 22 mit einer Weite W erstreckt sich an einer Stelle A₄ in Umfangsrichtung um das Außengehäuse herum, wobei die Stelle A₄ in axialer Nachbarschaft zur ersten axialen Stelle A₃ liegt.

Fig. 3 zeigt einen Statoraufbau 96, der eine alternative Ausführungsform des in Fig. 2 dargestellten Statorauf­ baus 76 ist. Dieser Statoraufbau umfaßt eine Anordnung von Statorschaufeln 98 mit einem stromaufwärtigen Ende 100 und einem stromabwärtigen Ende 102. Die äußere Luftdichtung 104 wird von einer Vielzahl von bogenförmi­ gen Dichtungssegmenten 106 gebildet. Diese Ausführungs­ form des Statoraufbaus unterscheidet sich von dem Stator­ aufbau 76 in Fig. 2 dadurch, daß die Vielzahl der strom­ aufwärtigen Abstützsegmente 108 sich von dem äußeren Ge­ häuse zu den stromabwärtigen Enden des Statorschaufel­ aufbaus erstrecken, um die Statorschaufelanordnung abzu­ stützen. Wie in dem Ausführungsbeispiel gezeigt, ist jedes Segment 108 der Vielzahl der stromaufwärtigen Ab­ stützsegmente integral mit zumindest einer Statorschaufel 98 ausgebildet. Jedes bogenförmige Abdichtsegment ist ausgebildet, an dem stromabwärtigen Ende der Sta­ torschaufel mittels einer Rippen-Nuten-Anordnung 110 anzugreifen. In dem Ausführungsbeispiel ist gezeigt, daß jedes bogenförmige Abstützsegment eine Rippe 112 be­ sitzt; jede Schaufel weist demgegenüber eine Nut 114 auf.

Während des Betriebs des Gasturbinen-Triebwerks strömen heiße Arbeitsmedien-Gase aus dem Brennkammerabschnitt 14 in den Turbinenabschnitt. Die heißen unter Druck stehen­ den Gase werden in dem Turbinenabschnitt 16 entspannt. Wenn die Gase durch den ringförmigen Strömungsweg 18 hindurchströmen, übertragen sie Hitze auf die Kom­ ponenten des Turbinenabschnitts. Die Rotorschaufelan­ ordnungen sind in die heißen Gase des Arbeitsmediums ein­ getaucht und antworten darauf schneller als das äußere Gehäuse, das von dem Strömungsweg der Arbeitsmedium- Gase weiter entfernt ist. Daraus resultiert, daß der radiale Spalt G zwischen den Rotorschaufeln und der äußeren Luftdichtung variiert. Zunächst ist ein Anfangs­ spalt vorgesehen, um diese schnelle Ausdehnung der Schau­ fel und der Scheibe aufzunehmen. Nach einiger Zeit erreicht die Wärme der Gase das äußere Gehäuse und dieses dehnt sich aus, und zwar von den Rotorschaufeln weg, wo­ durch der Spalt G vergrößert wird. Der Spalt G zwischen der Rotorschaufelanordnung 38 und der äußeren Luft­ dichtung wird durch Beaufschlagung der kühlbaren Flansch­ verbindung 22 mit Kühlluft reguliert, um zu bewirken, daß die kühlbare Flanschverbindung sich zusammenzieht und das äußere Gehäuse dichter an die Schaufelanordnung her­ anbewegt. Da die Flanschverbindung 22 sowohl die strom­ aufwärtige als auch die stromabwärtige Abstützung be­ wegt, bewegen sich beide Abstützungen zusammen und um den gleichen radialen Betrag, um ein Kippen der Segmente von vorne nach rückwärts zu verhindern. Ein Kippen der Seg­ mente würde ein ungleichmäßiges Variieren des Spalts zwischen den sich in axialer Richtung erstreckenden Spitzen der Rotorschaufeln und der äußeren Luftdichtung verursachen und den Spalt in einem nicht erwarteten Aus­ maß entweder vergrößern oder verkleinern. Als ein Er­ gebnis dieses Kippens könnte ein zerstörerischer Kontakt zwischen den Rotorschaufeln und der Luftdichtung ent­ stehen, wenn ein unerwartetes Vermindern des Spalts ge­ schieht, oder, wenn eine Zunahme zustandekommt, kann eine größere Menge des Arbeitsmediums als normal über die Spitzen der Rotorschaufeln abströmen, wodurch der Wir­ kungsgrad des Triebwerks reduziert würde.

Infolge der Verwendung lediglich einer kühlbaren Flansch­ verbindung zum Positionieren der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Enden der Anordnung der äußeren Luft­ dichtungssegmente wird weniger Kühlluft gebraucht als vergleichsweise bei Konstruktionen, die zwei getrennte kühlbare Schienen erfordern. Da zum Verdichten der Kühl­ luft Energie durch das Triebwerk aufgewendet wird, ver­ bessert eine Abnahme des Gebrauchs an Kühlluft den Wir­ kungsgrad des Triebwerk im Vergleich zu solchen Aufbauten, bei denen mehrere Flanschverbindungen erforderlich sind, um die Anordnung der äußeren Luftdichtungen zu positio­ nieren. Schließlich wird durch die Verwendung einer ein­ zigen Flanschverbindung zum Positionieren der äußeren Luftdichtung eine geringere Anzahl an Blaskanälen und Abstützbauteilen erforderlich. Bezüglich der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ergibt sich eine weitere Reduzierung der Anzahl der Bauteile durch die Kombina­ tion der Abstützung für die Anordnung der äußeren Luft­ dichtungen mit der Abstützung für die Anordnung der Statorschaufeln.

Claims (3)

1. Axialgasturbine mit einem Turbinenabschnitt, der einen eine Vielzahl von Laufschaufeln mit Spiel umgebenden Dichtungsring aufweist, der in bogenförmige Dichtungssegmente unterteilt ist, die an ihren, in Strömungsrichtung gesehen vorderen Enden an einem stromaufwärtigen Abstützring und an ihren, in Strömungs­ richtung gesehenen hinteren Enden an einem stromabwärtigen Abstützring abgestützt sind, wobei die Abstützringe sich jeweils radial von dem Dichtungsring bis zum äußeren Gehäuse erstrecken, mit den Dichtungssegmenten in Umfangsrichtung verschiebbar verbunden sind und an dem Gehäuse in einem Bereich desselben befestigt sind, der eine mit Kühlluft beaufschlagbare, sich vom Gehäuse radial nach außen erstreckende Flanschanordnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abstützring (52, 54; 78, 80) in bogenförmige Abstützsegmente (56, 58; 82, 84; 108) unterteilt ist, die Abstützsegmente (58; 82; 108) des stromaufwärtigen Abstützringes (52, 78) und die Abstützsegmente (56; 84) des stromabwärtigen Abstützringes (54; 80) zusammen in einem einzigen axialen ersten Bereich (A1) radial innerhalb der Flanschanordnung (22) an dem Gehäuse (20) befestigt sind und sich die Flansch­ anordnung (22) über einen zweiten axialen Bereich (A2) erstreckt, der sich mit dem ersten axialen Bereich (A1) überlappt oder von dem ersten axialen Bereich (A1) einen Abstand D hat, der kleiner als die Weite W der Flanschanordnung (22) ist.

2. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abstützsegment (108) der Vielzahl der Abstützsegmente (108), die sich zu einem Ende der Statorschaufelanordnung (98) hin erstecken, integral mit zumindest einem dieser Stator­ schaufeln (98) ausgebildet ist.

3. Gasturbine mit einem Statoraufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stromaufwärtige Abstützring (52; 78) und der stromabwärtige Abstützring (54; 80) jeweils von kegelstumpf­ förmiger Gestalt sind, wobei jedes Abstützsegment (58; 82; 108) des stromaufwärtigen Abstützrings integral mit einem zugeordneten Abstützsegment (56; 84) des stromabwärtigen Abstützrings (54; 80) ausgebildet ist, wodurch ein Abstützsegmentenpaar gebildet wird, und wobei jedes Abstützsegmentenpaar einen sich in Umfangs­ richtung erstreckenden Haken (68; 92) aufweist, der mit einem sich in Umfangsrichtung auf der Innenseite des äußeren Gehäuses (20) umlaufenden Haken (66; 94) in Umfangsrichtung gleitend in Eingriff ist.