Bauteilsystem einer Turbomaschine

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Bauteilsystem einer Turbomaschine, insbesondere einer Flugzeugturbine. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Montieren eines solchen Bauteilsystems sowie eine Turbomaschine mit einem derartigen Bauteilsystem.

[0002] Aus der EP 1 013 788 A1 ist ein Bauteilsystem einer Flugzeugturbine bekannt, welches mehrere, jeweils als Deckbandsegmente ausgebildete Bauteilsegmente umfasst, die in einem Gehäuse ringförmig um einen Rotor der Flugzeugturbine angeordnet werden. Jedes Bauteilsegment umfasst zwei gegenüberliegende Stoßflächen, die im montierten Zustand an eine zugeordnete Stoßfläche des jeweils angrenzenden Bauteilsegments stoßen. Um im Betrieb der Flugzeugturbine einen Durchtritt heißer Gase durch einen zwischen den Stoßflächen der Bauteilsegmente befindlichen Spalt zu verhindern oder zumindest zu reduzieren, werden zur Abdichtung der Segmentstöße Dichtbleche in dafür vorgesehene Nuten der einzelnen Stoßflächen gesteckt.

[0003] Zur Abdichtung derartiger Segmentstöße von Leitkränzen, Turbinenringen und dergleichen ist es weiterhin bekannt, Bauteilsegmente mit einfachen Stößen bzw. Stoßflächen zu verwenden und die Stöße durch Montage eines umlaufenden Dichtbleches über diesen Bauteilsegmenten abzudichten. Alternativ werden Bauteilsegmente mit fest angebrachten Dichtblechen verwendet, wobei die Dichtbleche auf dem jeweils angrenzenden Bauteilsegment aufliegen oder in Nuten oder Klammern gefasst sind.

[0004] Bei allen bekannten Ausführungen wird die Abdichtwirkung allerdings stark von den verschiedenen Toleranzketten beeinflusst, so dass nur eine vergleichsweise schlechte Abdichtung der Segmentstöße erzielt werden kann. Darüber hinaus führt beispielsweise die Verwendung von einzelnen Dichtblechen zu einem hohen Montage- und Demontageaufwand und damit zu entsprechend hohen Herstellungs- und Reparaturkosten. EP 1 221 539 offenbart ein Beispiel einer Plattform in einer Gasturbine.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bauteilsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, welches eine verbesserte Abdichtung ermöglicht und darüber hinaus einfacher und kostengünstiger montierbar ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Montieren eines solchen Bauteilsystems sowie eine Turbomaschine mit einem derartigen Bauteilsystem zu schaffen.

[0006] Die Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Bauteilsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 10 sowie durch eine Turbomaschine gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0007] Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Bauteilsystem, welches eine verbesserte Abdichtung ermöglicht und darüber hinaus einfacher und kostengünstiger montierbar ist, indem zumindest das erste Bauteilsegment und das zweite Bauteilsegment zur Abdichtung eines Spalts zwischen den Stoßflächen zusammen mindestens drei Überlappungselemente umfassen. Dabei ist weiterhin vorgesehen, dass jedes Überlappungselement bei aufeinander stoßenden Stoßflächen mit dem jeweils anderen Bauteilsegment in radialer Richtung überlappt, dass wenigstens zwei der Überlappungselemente am ersten Bauteilsegment ausgebildet sind, dass wenigstens eines der Überlappungselemente am zweiten Bauteilsegment ausgebildet ist und dass das Überlappungselement des zweiten Bauteilsegments bei aufeinander stoßenden Stoßflächen in axialer Richtung zwischen den Überlappungselementen des ersten Bauteilsegments angeordnet ist. Es ist also vorgesehen, dass Bauteilsegmente, die im montierten Zustand aneinander angrenzen, jeweils Überlappungselemente umfassen, die im montierten Zustand mit dem jeweils anderen Bauteilsegment überlappen. Diese Segmentabdichtung ist derart in die Bauteilsegmente integriert, dass je Stoß bzw. Stoßflächenpaar mindestens drei Überlappungselemente bereitgestellt werden, wobei mindestens zwei der Überlappungselemente am ersten Bauteilsegment, das heißt auf dem ersten Ufer, angebracht sind und mindestens eines der Überlappungselemente am zweiten Bauteilsegment, das heißt auf dem zweiten Ufer und zudem zwischen den zwei Überlappungselementen des ersten Bauteilsegments ausgebildet ist. Im einfachsten Fall weist das erfindungsgemäße Bauteilsystem lediglich zwei derartige Bauteilsegmente auf, die sich zu einem Ring ergänzen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Bauteilsystem drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Bauteilsegmente aufweist, die in der vorstehend genannten Weise mit Überlappungselementen versehen sind. Grundsätzlich ergänzen sich dabei alle Bauteilsegmente des Bauteilsystems im montierten Zustand zu einem Ring, dessen Mittelachse vorzugsweise koaxial zur Achse des Rotors der Turbomaschine verläuft. Durch die wechselweise Anordnung und Abdeckung der Überlappungselemente ergibt sich der Vorteil, dass die Leckagespalte zwischen den Stoßflächen der Bauteilsegmente zumindest im Wesentlichen nur durch die Bauteilsegmente selbst, nicht aber durch weitere Bauteile bestimmt werden. Die Toleranzkette für die einzelnen Leckagespalte kann auf diese Weise stark reduziert werden. Durch die alternierende Anordnung der Überlappungselemente kann zudem erreicht werden, dass sich die Bauteilelemente zueinander fixieren und nicht durch zusätzliche Gehäuseaufnahmen oder dergleichen fixiert werden müssen. Dies erlaubt eine weitere Reduzierung der Toleranzkette und damit eine verbesserte Spaltabdichtung.

[0008] Wenigstens eines der Überlappungselemente ist integral am betreffenden Bauteilsegment ausgebildet und/oder ist stoffschlüssig mit dem betreffenden Bauteilsegment verbunden. Auf diese Weise sind keine losen bzw. separaten Teile wie beispielsweise Dichtbleche oder dergleichen für die Abdichtung erforderlich, wodurch sowohl die Herstellung als auch die Montage bzw. die Demontage des erfindungsgemäßen Bauteilsystems erheblich vereinfacht und vergünstigt werden. Im Fall einer stoffschlüssigen Verbindung kann das betreffende Überlappungselement beispielsweise durch Schweißen, Löten und/oder Kleben am betreffenden Bauteilsegment befestigt sein.

[0009] Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Überlappungselemente bei aufeinander stoßenden Stoßflächen in wenigstens zwei radial unterschiedlichen Abständen und/oder Ebenen zur Achse angeordnet sind. Hierdurch wird auf konstruktiv einfache Weise eine mechanisch besonders stabile Fügung der beiden Bauteilsegmente ermöglicht. Darüber hinaus wird auf diese Weise besonders zuverlässig verhindert, dass die Bauteilsegmente nach erfolgter Montage in radialer Richtung relativ zueinander bewegt werden können.

[0010] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zwei Überlappungselemente des ersten Bauteilsegments an gegenüberliegenden Außenbereichen des ersten Bauteilsegments ausgebildet sind und/oder dass das Überlappungselement des zweiten Bauteilsegments im axial mittleren Bereich des zweiten Bauteilsegments ausgebildet ist. Neben einer selbstzentrierenden Montage kann hierdurch sichergestellt werden, dass die Bauteilsegmente weder in axialer noch in radialer Richtung, sondern nur in Umfangsrichtung relativ zueinander bewegbar sind. Weiterhin wird hierdurch eine hohe mechanische Belastbarkeit der gefügten Bauteilsegmente erzielt.

[0011] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Überlappungselemente bei aufeinander stoßenden Stoßflächen gemeinsam den Spalt zwischen den Stoßflächen zumindest im Wesentlichen abdichten. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die Überlappungselemente im montierten Zustand der Bauteilsegmente gemeinsam den Stoßspalt zumindest im Wesentlichen überdecken, wodurch eine besonders hohe Abdichtwirkung erzielt wird. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Überlappungselemente, wenn sie in unterschiedlichen radialen Abständen bzw. Ebenen montiert sind, zumindest bereichsweise über- bzw. untereinander angeordnet sind. Hierdurch kann eine Art Labyrinthdichtung erzeugt werden, wodurch eine besonders hohe Dichtwirkung erzielbar ist.

[0012] Weitere Vorteile ergeben sich, wenn wenigstens eines der Überlappungselemente hakenförmig und/oder im Querschnitt rechtwinklig und/oder wannenförmig und/oder V-förmig und/oder U-förmig ausgebildet ist. Obwohl die Überlappungselemente grundsätzlich nicht in ihrer Formgebung beschränkt sind, kann durch eine hakenförmige Ausgestaltung wenigstens eines der Überlappungselemente auf konstruktiv einfache Art eine Art Clipsverbindung zwischen den Bauteilsegmenten erzeugt werden. Nach der Montage wird damit eine ungewollte relative Bewegung benachbarter Bauteilsegmente in Umfangsrichtung besonders zuverlässig vermieden. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eines der Überlappungselemente rechtwinklig, V-förmig und/oder U-förmig ausgebildet sein, wodurch neben einer falloptimierten Segmentabdichtung zusätzlich eine erhöhte mechanische Stabilität sowie ein Schutz gegen unerwünschte relative Bewegungen der Bauteilsegmente gegeneinander sichergestellt werden kann.

[0013] Eine mechanisch besonders stabile Anbindung der Bauteilsegmente wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch ermöglicht, dass das erste Bauteilsegment und/oder das zweite Bauteilsegment wenigstens einen Überlappungsbereich umfasst, der komplementär zum zugeordneten Überlappungselement des jeweils anderen Bauteilsegments ausgebildet ist.

[0014] Indem das Überlappungselement des zweiten Bauteilsegments eine größere Oberfläche und/oder eine größere axiale Erstreckung aufweist als die Überlappungselemente des ersten Bauteilsegments, wird eine besonders gute Segmentabdichtung erzielt.

[0015] Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das erste Bauteilsegment und/oder das zweite Bauteilsegment als Leitkranzsegment und/oder als Turbinenringsegment ausgebildet ist. Hierdurch können die Vorteile des erfindungsgemäßen Bauteilsystems für die genannten Turbinenelemente realisiert werden, bei denen eine zuverlässige Abdichtung der Stoßflächen zwischen den einzelnen Bauteilsegmenten sowie eine einfache Montage und Demontage von besonders hoher Bedeutung ist.

[0016] Eine geometrisch besonders exakte Herstellung bei gleichzeitig niedrigen Herstellungskosten wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielt, dass wenigstens eines der Bauteilsegmente generativ hergestellt ist. Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass zwei, mehrere oder alle Bauteilsegmente des Bauteilsystems generativ hergestellt sind bzw. werden.

[0017] Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren eines Bauteilsystems gemäß dem ersten Erfindungsaspekt in einer Turbomaschine, bei welchem zumindest das erste Bauteilsegment und das zweite Bauteilsegment des Bauteilsystems derart gefügt werden, dass die Stoßfläche des ersten Bauteilsegments und die Stoßfläche des zweiten Bauteilsegments aufeinander stoßen, dass die wenigstens zwei Überlappungselemente des ersten Bauteilsegments in radialer Richtung mit dem zweiten Bauteilsegment überlappen, dass das wenigstens eine Überlappungselement des zweiten Bauteilsegments in radialer Richtung mit dem ersten Bauteilsegment überlappt und dass das Überlappungselement des zweiten Bauteilsegments in axialer Richtung zwischen den zwei Überlappungselementen des ersten Bauteilsegments angeordnet wird. Im einfachsten Fall werden die wenigstens zwei Bauteilsegmente dazu aufeinander geschoben, so dass die Überlappungselemente in der vorstehend genannten Weise wechselseitig auf dem jeweils anderen Bauteilsegment zu liegen kommen. Das Bauteilsystem kann grundsätzlich innerhalb eines Gehäuses der Turbomaschine montiert oder außerhalb des Gehäuses montiert und anschließend im Verbund in das Gehäuse eingehängt bzw. eingebaut werden. Neben einer verbesserten Abdichtung des Spalts zwischen den Stoßflächen der Bauteilsegmente wird hierdurch eine besonders einfache und kostengünstige Montage des Bauteilsystems ermöglicht. Eine Demontage, beispielsweise zu Wartungs-, Reparatur- oder Überholungszwecken kann dementsprechend in umgekehrter Reihenfolge bzw. durch Auseinanderziehen der Bauteilsegmente in Umfangsrichtung vorgenommen werden. Weitere sich ergebende Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind.

[0018] Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Turbomaschine, insbesondere ein Flugzeugtriebwerk, welches ein Bauteilsystem umfasst, das gemäß dem ersten Erfindungsaspekt ausgebildet und/oder mittels eines Verfahrens gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt montiert ist. Die sich hieraus ergebenden Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten und des zweiten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und des zweiten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind.

[0019] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in den Ausführungsbeispielen genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dabei zeigt:

Fig. 1

eine schematische Perspektivansicht von zwei Bauteilsegmenten eines erfindungsgemäßen Bauteilsystems gemäß einer ersten Ausführungsform, und

Fig. 2

eine schematische Perspektivansicht von zwei Bauteilsegmenten des erfindungsgemäßen Bauteilsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform.

[0020] Fig. 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Bauteilsystems 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Bauteilsystem 10 umfasst mehrere Bauteilsegmente, von denen lediglich ein erstes Bauteilsegment 12a und ein zweites Bauteilsegment 12b ausschnittsweise gezeigt sind. Das Bauteilsystem 10 ist vorliegend als Leitkranz einer Flugzeugturbine (nicht gezeigt) ausgebildet und umfasst weitere, nicht gezeigte Bauteilsegmente, die analog zu den gezeigten Bauteilsegmenten 12a, 12b ausgebildet sind und sich zusammen zu einem Ring ergänzen. Die Bauteilsegmente werden zur Montage ringförmig um eine Achse eines Rotors des Flugzeugtriebwerks angeordnet, so dass jeweils eine Stoßfläche 14a des ersten Bauteilsegments 12a und eine Stoßfläche 14b des zweiten Bauteilsegments 12b aufeinander stoßen. Die Stoßflächen 14a, 14b sind jeweils an den Schmalseiten der Bauteilsegmente 12a, 12b vorgesehen. Die nicht gezeigten, gegenüberliegenden Stoßflächen der einzelnen Bauteilsegmente 12a, 12b können grundsätzlich identisch oder komplementär zu den Stoßflächen 14a, 14b ausgebildet sein, um eine vertauschsichere Montage aller Bauteilsegmente sicherzustellen. Zur Montage werden alle Bauteilsegmente in Umfangsrichtung aufeinander geschoben, bis ihre jeweiligen Stoßflächen aneinander stoßen bzw. aneinander anliegen.

[0021] Zur Segmentabdichtung zwischen den Stoßflächen 14a, 14b weisen die Bauteilsegmente 12a, 12b für jede Stoßflächenpaarung insgesamt drei Überlappungselemente 16a-c auf. Man erkennt, dass die Überlappungselemente 16a-c bei aufeinander stoßenden Stoßflächen 14a, 14b mit dem jeweils anderen Bauteilsegment 12a, 12b in radialer Richtung überlappen, so dass die Bauteilsegmente 12a, 12b nur noch in Umfangsrichtung, nicht aber in axialer oder radialer Richtung relativ zueinander bewegt werden können. Dabei kommt das Überlappungselement 16a gemäß Pfeil Ia auf dem zugeordneten, komplementär ausgebildeten Überlappungsbereich 18a zu liegen, das Überlappungselement 16b kommt gemäß Pfeil Ib auf dem zugeordneten, komplementär ausgebildeten Überlappungsbereich 18b zu liegen und das Überlappungselement 16c kommt gemäß Pfeil Ic auf dem zugeordneten, komplementär ausgebildeten Überlappungsbereich 18c zu liegen. Wie man weiterhin erkennt, sind alle Überlappungselemente 16a-c integral mit dem jeweiligen Bauteilsegment 12a, 12b ausgebildet. Dies kann beispielsweise durch eine generative Fertigung der Bauteilsegmente 12a, 12b besonders einfach und kostengünstig erreicht werden. Weiterhin wird aus Fig. 1 deutlich, dass das einzelne Überlappungselement 16b in der Mitte des zweiten Bauteilsegments 12b ausgebildet und dementsprechend im montierten Zustand zwischen den jeweils außen liegenden Überlappungselementen 16a, 16c des ersten Bauteilsegments 12b angeordnet ist. Weiterhin wird ersichtlich, dass das zweite, gegensinnige Überlappungselement 16b eine größere Oberfläche sowie eine größere axiale Erstreckung als die äußeren Überlappungselemente 16a, 16c des ersten Bauteilsegments 12a aufweist, in einer anderen radial weiter außen liegenden Ebene als die Überlappungselemente 16a, 16c ausgebildet ist und eine andere Geometrie als die Überlappungselemente 16a, 16c aufweist. Darüber hinaus sind die Überlappungselemente 16a, 16c quaderförmig bzw. im Querschnitt rechteckig ausgebildet, während das Überlappungselement 16b im Querschnitt wannenförmig bzw. annährend V-förmig ausgebildet ist. Hierdurch wird bei der Montage der Bauteilsegmente 12a, 12b eine Selbstzentrierung erreicht. Alle drei vorhandenen Überlappungselemente 16a-c überdecken im montierten Zustand der Bauteilsegmente 12a, 12b den Spalt zwischen den Stoßflächen 14a, 14b vollständig. Die Segmentabdichtung wird mit anderen Worten derart in die Bauteilsegmente 12a, 12b integriert, dass je Stoß bzw. Stoßflächenpaarung mindestens drei Überlappungselemente 16a-c bereitgestellt werden, von denen zwei Überlappungselemente 16a, 16c auf dem ersten Ufer (Bauteilsegment 12a) angebracht sind, während das weitere Überlappungselement 16b auf dem zweiten Ufer (Bauteilsegment 12b) sowie zwischen den beiden anderen Überlappungselemente 16a, 16c angebracht ist, so dass sich im montierten Zustand eine wechselweise Überlappung ergibt. Durch die wechselweise Abdeckung ergibt sich der Vorteil, dass die Leckagespalte nur durch die Bauteilsegmente selbst bestimmt werden, da sie sich zueinander fixieren und nicht durch Gehäuseaufnahmen oder dergleichen fixiert werden müssen. Die Toleranzkette für den Leckagespalt kann so reduziert werden. Darüber hinaus sind keine losen bzw. separaten Teile für die Abdichtung erforderlich. Es kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass das erste Bauteilsegment 12a und/oder das zweite Bauteilsegment 12b ein oder mehrere weitere Überlappungselemente aufweisen.

[0022] Fig. 2 zeigt eine teiltransparente schematische Perspektivansicht des Bauteilsystems 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Bauteilsystem 10 umfasst ebenfalls mehrere Bauteilsegmente, von denen lediglich ein erstes Bauteilsegment 12a und ein zweites Bauteilsegment 12b ausschnittsweise gezeigt sind. Man erkennt, dass die Bauteilsegmente 12a, 12b, das erste, vorliegend V-förmig ausgebildete Überlappungselement 16a und das zweite Überlappungselement 16b im Vergleich zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel abweichende Geometrien aufweisen, während das Überlappungselement 16c weiterhin quaderförmig bzw. im Querschnitt rechtwinklig ausgebildet ist. Darüber hinaus sind die Überlappungselemente 16a und 16c nicht integral ausgebildet, sondern stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Kleben, mit dem Bauteilsegment 12a verbunden. Analog kann das zweite Überlappungselement 16b stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Kleben mit dem Bauteilsegment 12b verbunden sein. Weiterhin umfassen die Bauteilsegmente 12a, 12b an ihren radialen Innenseiten Dichtelemente 20a, 20b, die beispielsweise als Wabendichtungen für Turbinenschaufeln ausgebildet sein können. Das Grundprinzip des Bauteilsystems 10 mit der wechselweisen Überdeckung der Überlappungselemente 16a-c entspricht jedoch dem des vorhergehenden Ausführungsbeispiels, so dass es bei der Montage bzw. beim Fügen der Bauteilsegmente 12a, 12b gemäß den Pfeilen IIa-c zu einer entsprechenden Überlappung und Segmentabdichtung kommt. Jedoch sind grundsätzlich auch abweichende Geometrien der Überlappungselemente 16a-c denkbar. Beispielsweise kann wenigstens eines der Überlappungselemente 16a-c hakenförmig ausgebildet sein, so dass die Bauteilsegmente 12a, 12b beim Zusammenschieben in der Art einer Clipsverbindung verrasten und relativ zueinander festgelegt werden.

Ansprüche

1. Bauteilsystem (10) einer Turbomaschine, insbesondere einer Flugzeugturbine, umfassend wenigstens ein erstes Bauteilsegment (12a) und ein zweites Bauteilsegment (12b), die ringsegmentförmig um eine Achse eines Rotors der Turbomaschine anordenbar sind, so dass zumindest eine Stoßfläche (14a) des ersten Bauteilsegments (12a) und eine Stoßfläche (14b) des zweiten Bauteilsegments (12b) aufeinander stoßen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteilsegment (12a) und das zweite Bauteilsegment (12b) zur Abdichtung eines Spalts zwischen den Stoßflächen (14a, 14b) zusammen mindestens drei Überlappungselemente (16a-c) umfassen, wobei:

- jedes Überlappungselement (16a-c) bei aufeinander stoßenden Stoßflächen (14a, 14b) mit dem jeweils anderen Bauteilsegment (12a, 12b) in radialer Richtung überlappt;

- wenigstens zwei der Überlappungselemente (16a, 16c) als Vorsprünge in Umfangsrichtung gegenüber der Stoßfläche (14a) des ersten Bauteilsegments (12a) am ersten Bauteilsegment (12a) ausgebildet sind;

- wenigstens eines der Überlappungselemente (16b) als Vorsprung in Umfangsrichtung gegenüber der Stoßfläche (14b) des zweiten Bauteilsegments (12b) am zweiten Bauteilsegment (12b) ausgebildet ist,

- das Überlappungselement (16b) des zweiten Bauteilsegments (12b) bei aufeinander stoßenden Stoßflächen (14a, 14b) in axialer Richtung zwischen den Überlappungselementen (16a, 16c) des ersten Bauteilsegments (12a) angeordnet ist; und

- wenigstens eines der Überlappungselemente (16a-c) integral am betreffenden Bauteilsegment (12a, 12b) ausgebildet und/oder stoffschlüssig mit dem betreffenden Bauteilsegment (12a, 12b) verbunden ist.

2. Bauteilsystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlappungselemente (16a-c) bei aufeinander stoßenden Stoßflächen (14a, 14b) in wenigstens zwei radial unterschiedlichen Abständen und/oder Ebenen zur Achse angeordnet sind.

3. Bauteilsystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Überlappungselemente (16a, 16c) des ersten Bauteilsegments (12a) an gegenüberliegenden Außenbereichen des ersten Bauteilsegments (12a) ausgebildet sind und/oder dass das Überlappungselement (16b) des zweiten Bauteilsegments (12b) im axial mittleren Bereich des zweiten Bauteilsegments (12b) ausgebildet ist.

4. Bauteilsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlappungselemente (16a-c) bei aufeinander stoßenden Stoßflächen (14a, 14b) gemeinsam den Spalt zwischen den Stoßflächen (14a, 14b) zumindest im Wesentlichen abdichten.

5. Bauteilsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Überlappungselemente (16a-c) hakenförmig und/oder im Querschnitt rechtwinklig und/oder wannenförmig und/oder V-förmig und/oder U-förmig ausgebildet ist.

6. Bauteilsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteilsegment (12a) und/oder das zweite Bauteilsegment (12b) wenigstens einen Überlappungsbereich (18a-c) umfasst, der komplementär zum zugeordneten Überlappungselement (16a-c) des jeweils anderen Bauteilsegments (12a, 12b) ausgebildet ist.

7. Bauteilsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlappungselement (16b) des zweiten Bauteilsegments (12b) eine größere Oberfläche und/oder eine größere axiale Erstreckung aufweist als die Überlappungselemente (16a, 16c) des ersten Bauteilsegments (12a).

8. Bauteilsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteilsegment (12a) und/oder das zweite Bauteilsegment (12b) als Leitkranzsegment und/oder als Turbinenringsegment ausgebildet ist.

9. Bauteilsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Bauteilsegmente (12a, 12b) generativ hergestellt ist.

10. Verfahren zum Montieren eines Bauteilsystems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einer Turbomaschine, bei welchem zumindest das erste Bauteilsegment (12a) und das zweite Bauteilsegment (12b) derart gefügt werden, dass:

- die Stoßfläche (14a) des ersten Bauteilsegments (12a) und die Stoßfläche (14b) des zweiten Bauteilsegments (12b) aufeinander stoßen;

- die wenigstens zwei Überlappungselemente (16a, 16c) des ersten Bauteilsegments (12a) in radialer Richtung mit dem zweiten Bauteilsegment (12b) überlappen;

- das wenigstens eine Überlappungselement (16b) des zweiten Bauteilsegments (12b) in radialer Richtung mit dem ersten Bauteilsegment (12a) überlappt; und

- das Überlappungselement (16b) des zweiten Bauteilsegments (12b) in axialer Richtung zwischen den zwei Überlappungselementen (16a, 16c) des ersten Bauteilsegments (12a) angeordnet wird.

11. Turbomaschine, insbesondere Flugzeugtriebwerk, umfassend ein Bauteilsystem (10), das nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet und/oder mittels eines Verfahrens nach Anspruch 10 montiert ist.

Claims

1. Component system (10) of a turbomachine, in particular an aircraft turbine, comprising at least a first component segment (12a) and a second component segment (12b) which can be arranged about an axis of a rotor of the turbomachine in a segmented ring shape such that at least one abutment surface (14a) of the first component segment (12a) and one abutment surface (14b) of the second component segment (12b) abut one another, characterized in that the first component segment (12a) and the second component segment (12b) together comprise at least three overlapping elements(16a-c) for sealing a gap between the abutment surfaces (14a, 14b):

- each overlapping element (16a-c) overlapping in the radial direction with the relevant other component segment (12a, 12b) when abutment surfaces (14a, 14b) abut one another;

- at least two of the overlapping elements (16a, 16c) being formed on the first component segment (12a) as protrusions in the circumferential direction with respect to the abutment surface (14a) of the first component segment (12a);

- at least one of the overlapping elements (16b) being formed on the second component segment (12b) as a protrusion in the circumferential direction with respect to the abutment surface (14b) of the second component segment (12b);

- the overlapping element (16b) of the second component segment (12b) being arranged in the axial direction between the overlapping elements (16a, 16c) of the first component segment (12a) when abutment surfaces (14a, 14b) abut one another; and

- at least one of the overlapping elements (16a-c) being integrally formed on the relevant component segment (12a, 12b) and/or integrally bonded to the relevant component segment (12a, 12b).

2. Component system (10) according to claim 1, characterized in that the overlapping elements (16a-c) are arranged at at least two radially different spacings and/or planes relative to the axis when abutment surfaces (14a, 14b) abut one another.

3. Component system (10) according to either claim 1 or claim 2, characterized in that the two overlapping elements (16a, 16c) of the first component segment (12a) are formed on opposite outer regions of the first component segment (12a) and/or in that the overlapping element (16b) of the second component segment (12b) is formed in the axially central region of the second component segment (12b).

4. Component system (10) according to any of claims 1 to 3, characterized in that the overlapping elements (16a-c) jointly seal, at least substantially, the gap between the abutment surfaces (14a, 14b) when abutment surfaces (14a, 14b) abut one another.

5. Component system (10) according to any of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the overlapping elements (16a-c) is hook-shaped and/or rectangular in cross-section and/or trough-shaped and/or V-shaped and/or U-shaped.

6. Component system (10) according to any of claims 1 to 5, characterized in that the first component segment (12a) and/or the second component segment (12b) comprises at least one overlapping region (18a-c) that is complementary to the associated overlapping element (16a-c) of the relevant other component segment (12a, 12b).

7. Component system (10) according to any of claims 1 to 6, characterized in that the overlapping element (16b) of the second component segment (12b) has a larger surface area and/or a larger axial extent than the overlapping element (16a, 16c) of the first component segment (12a).

8. Component system (10) according to any of claims 1 to 7, characterized in that the first component segment (12a) and/or the second component segment (12b) is designed as a guide-vane ring segment and/or as a turbine ring segment.

9. Component system (10) according to any of claims 1 to 8, characterized in that at least one of the component segments (12a, 12b) is produced generatively.

10. Method for assembling a component system (10) according to any of claims 1 to 9 in a turbomachine, in which method at least the first component segment (12a) and the second component segment (12b) are joined in such a way that:

- the abutment surface (14a) of the first component segment (12a) and the abutment surface (14b) of the second component segment (12b) abut one another;

- the at least two overlapping elements (16a, 16c) of the first component segment (12a) overlap in the radial direction with the second component segment (12b);

- the at least one overlapping element (16b) of the second component segment (12b) overlaps in the radial direction with the first component segment (12a); and

- the overlapping element (16b) of the second component segment (12b) is arranged in the axial direction between the two overlapping elements (16a, 16c) of the first component segment (12a).

11. Turbomachine, in particular an aircraft engine, comprising a component system (10) that is designed according to any of claims 1 to 9 and/or is assembled by means of a method according to claim 10.

Revendications

1. Modules (10) d'une turbomachine, en particulier d'une turbine d'aéronef, comprenant au moins un premier segment de composant (12a) et un second segment de composant (12b), pouvant être disposés sous la forme d'un segment de bague autour d'un axe d'un rotor de la turbomachine, de sorte qu'au moins une surface de butée (14a) du premier segment de composant (12a) et une surface de butée (14b) du second segment de composant (12b) viennent en butée l'une sur l'autre, caractérisé en ce que le premier segment de composant (12a) et le second segment de composant (12b) comprennent au moins trois éléments de chevauchement (16a-c) pour l'étanchéité d'une fente entre les surfaces de butée (14a, 14b) :

- chaque élément de chevauchement (16a-c) se chevauchant avec l'autre segment de composant respectif (12a, 12b) dans une direction radiale lorsque les surfaces de butée (14a, 14b) viennent en butée l'une sur l'autre ;

- au moins deux des éléments de chevauchement (16a, 16c) étant conçus en tant que protubérances dans une direction circonférentielle par rapport à la surface de butée (14a) du premier segment de composant (12a) sur le premier segment de composant (12a) ;

- au moins l'un des éléments de chevauchement (16b) étant conçu en tant que protubérance dans une direction circonférentielle par rapport à la surface de butée (14b) du second segment de composant (12b) sur le second segment de composant (12b) ;

- l'élément de chevauchement (16b) du second segment de composant (12b) étant disposé dans une direction axiale entre les éléments de chevauchement (16a, 16c) du premier segment de composant (12a) lorsque les surfaces de butée (14a, 14b) viennent en butée l'une sur l'autre ; et

- au moins l'un des éléments de chevauchement (16a-c) étant formé intégralement sur le segment de composant concerné (12a, 12b) et/ou relié par liaison de matière au segment de composant concerné (12a, 12b).

2. Modules (10) selon la revendication 1, caractérisés en ce que les éléments de chevauchement (16a-c), lorsque les surfaces de butée (14a, 14b) viennent en butée l'une sur l'autre, sont disposés sur au moins deux distances et/ou plans par rapport à l'axe radialement différents.

3. Modules (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisés en ce que les deux éléments de chevauchement (16a, 16c) du premier segment de composant (12a) sont formés sur des zones extérieures opposées du premier segment de composant (12a) et/ou que l'élément de chevauchement (16b) du second segment de composant (12b) est formé dans la zone axialement médiane du second segment de composant (12b).

4. Modules (10) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisés en ce que les éléments de chevauchement (16a-c) étanchéifient ensemble au moins sensiblement la fente entre les surfaces de butée (14a, 14b) lorsque les surfaces de butée (14a, 14b) viennent en butée l'une sur l'autre.

5. Modules (10) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisés en ce qu'au moins l'un des éléments de chevauchement (16a-c) est conçu en forme de crochet et/ou rectangulairement en coupe transversale et/ou en forme de cuvette et/ou de forme en V et/ou en forme de U.

6. Modules (10) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisés en ce que le premier segment de composant (12a) et/ou le second segment de composant (12b) comprend au moins une zone de chevauchement (18a-c) qui est formée de manière complémentaire par rapport à l'élément de chevauchement associé (16a-c) de l'autre segment de composant respectif (12a, 12b).

7. Modules (10) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisés en ce que l'élément de chevauchement (16b) du second segment de composant (12b) présente une surface plus grande et/ou une étendue axiale plus grande que les éléments de chevauchement (16a, 16c) du premier segment de composant (12a).

8. Modules (10) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisés en ce que le premier segment de composant (12a) et/ou le second segment de composant (12b) est conçu comme un segment de couronne directrice et/ou un segment de bague de turbine.

9. Modules (10) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisés en ce qu'au moins l'un des segments de composant (12a, 12b) est produit de manière générative.

10. Procédé d'assemblage de modules (10) selon l'une des revendications 1 à 9 dans une turbomachine, dans lequel au moins le premier segment de composant (12a) et le second segment de composant (12b) sont joints entre eux de sorte que :

- la surface de butée (14a) du premier segment de composant (12a) et la surface de butée (14b) du second segment de composant (12b) viennent en butée l'une sur l'autre ;

- les au moins deux éléments de chevauchement (16a, 16c) du premier segment de composant (12a) se chevauchent, dans une direction radiale, avec le second segment de composant (12b) ;

- l'au moins un élément de chevauchement (16b) du second segment de composant (12b) se chevauche, dans une direction radiale, avec le premier segment de composant (12a) ; et

- l'élément de chevauchement (16b) du second segment de composant (12b) est disposé dans une direction axiale entre les éléments de chevauchement (16a, 16c) du premier segment de composant (12a).

11. Turbomachine, en particulier moteur d'aéronef, comprenant des modules (10) conçus selon l'une des revendications 1 à 9 et/ou assemblés au moyen d'un procédé selon la revendication 10.

Zeichnung