[0001] Die Erfindung betrifft ein Dichtsegment zur Bildung eines Dichtrings bei einem Rotor,
insbesondere zur Verwendung bei einer Gasturbine, wobei das Dichtsegment mit einer
T-förmigen Gestalt mit einem mittleren Abschnitt am Rotor befestigt ist.
[0002] Bei Rotoren von Gasturbinen besteht das Problem, dass der innere Bereich des Rotors
bestmöglich von dem durch die Gasturbine strömenden Heißgas zu schützen ist. Hierzu
werden im Bereich zwischen den Rotorscheiben Dichtungsmaßnahmen getroffen, die ein
Eindringen von Heißgas in den inneren Bereich des Rotors nach Möglichkeit verhindern.
Bei einer der üblich eingesetzten Bauweisen wird hierbei eine Abdichtung zwischen
den Rotorscheiben möglichst nah am Heißgaspfad vorgenommen. Sofern der Bauraum zwischen
den Rotorscheiben nach der vollständigen Montage des Rotors nicht mehr erforderlich
ist, werden in aller Regel zwischen den Rotorscheiben feststehende Dichtringe eingesetzt,
die eine sowohl einfachere Gestalt als auch eine einfache Befestigungsart aufweisen.
[0003] Jedoch besteht in vielen Fällen die Forderung, dass der zwischen den Rotorscheiben
vorhandene Bauraum für spätere Wartungsarbeiten, insbesondere zum Austausch von Laufschaufeln,
zur Verfügung steht. Daher gilt es eine Möglichkeit zu schaffen, den Dichtring bei
Bedarf entfernen zu können. In diesem Fall wird der Dichtring nicht als geschlossener
Ringkörper sondern aus einer Mehrzahl im Umfang verteilter Dichtsegmente gebildet.
Deren Befestigung wiederum kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, wobei
in einer bekannten Ausführung die Dichtsegmente eine T-förmige Gestalt aufweisen.
Hierbei sind diese mit einem mittig angeordneten Abschnitt im Rotor lösbar befestigt.
Die Arme des T-förmigen Dichtsegments erstrecken sich hierbei beidseitig geradlinig
von der Mitte zu den Rotorscheiben bzw. zu den an den Rotorscheiben angebrachten Laufschaufeln.
[0004] Durch die T-förmige Gestalt der Dichtsegmente wird sowohl eine günstige Montage am
Rotor ermöglicht, als auch ebenso eine Anordnung der Abdichtung nahe dem Heißgaspfad
realisierbar ist. Problematisch bei bekannten Ausführungsformen ist jedoch, dass sich
die beidseitig erstreckenden Arme des T-förmigen Dichtsegments bei den auftretenden
Fliehkräften in unerwünschter Art und Weise verformen, sofern nicht eine hinreichend
stabile Bauweise gewählt wird. Um dieses zu verhindern werden daher relativ massive
Ausführungen mit hohem Gewicht gewählt.
[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Verbesserung der T-förmigen
Dichtsegmente dahingehend zu schaffen, dass diese bei Betrieb des Rotors nach Möglichkeit
die gewünschte Form bei geringerem Gewicht bewahren.
[0006] Die gestellte Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Dichtsegments
nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Ein erfindungsgemäßer Rotor ist im Anspruch
13 angegeben. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0007] Das gattungsgemäße Dichtsegment dient zur Bildung eines Dichtringes eines Rotors.
Insofern sind beim Rotor eine Mehrzahl von Dichtsegmenten im Umfang verteilt angeordnet.
Um welche Art von Rotor es sich hierbei handelt ist hierbei zunächst unerheblich,
wobei sich die Verwendung des Dichtsegments insbesondere bei einer Gasturbine anbietet.
Das Dichtsegment weist eine T-förmige Gestalt auf, mit einem zentralen sich in Umfangsrichtung
und radial erstreckenden Verankerungsabschnitt. Hierbei ist nicht zwingend gefordert,
dass der Verankerungsabschnitt in axialer Richtung eine konstante Stärke aufweist.
Diese richtet sich vielmehr nach den erforderlichen Festigkeiten bzw. nach der Art
der Anbindung. Zumindest weist der Verankerungsabschnitt auf der zur Rotorachse weisenden
Seite ein Befestigungsprofil auf, mittels dem das Dichtsegment am Rotor befestigt
werden kann. In vom Befestigungsprofil entgegengesetzter radial nach außen weisender
Seite befindet sich am Verankerungsabschnitt eine Segmentmitte. Ausgehend von der
Segmentmitte des Verankerungsabschnitts erstreckt sich axial zu beiden Seiten jeweils
ein erster Dichtabschnitt bzw. ein zweiter Dichtabschnitt. Die Dichtabschnitte erstrecken
sich somit im Wesentlichen in Umfangsrichtung sowie in axialer Richtung. An den in
axialer Richtung weisenden Enden der Dichtabschnitte befinden sich jeweils Stützabschnitte.
D.h. am Ende des ersten Dichtabschnitts befindet sich ein erster Stützabschnitt und
am axial gegenüberliegenden Ende des Dichtsegments am Ende des zweiten Dichtabschnitts
befindet sich der zweite Stützabschnitt.
[0008] Erfindungsgemäß wird nunmehr die Stabilität der Dichtabschnitte dadurch verbessert,
indem diese zumindest abschnittsweise zwischen der Segmentmitte und dem Stützabschnitt
eine zur Rotorachse gewölbte Form aufweisen. Durch die Abweichung von einer geradlinigen
Gestalt wird eine deutlich verbesserte Stabilität der Dichtabschnitte bei den auftretenden
Fliehkräften bei Betrieb des Rotors erzielt. Hieraus resultierend kann eine geringere
Materialstärke als sonst üblich eingesetzt und das Gewicht reduziert werden.
[0009] Betrachtet wird hinsichtlich der Wölbung eine längs der Rotorachse, d.h. in einem
Längsschnitt durch die Rotorachse durch die Dichtabschnitte weisen diese einer von
der gradlinigen Form abweichende bogenförmige Gestalt mit der Wölbung zur Rotorachse
weisend auf. Hierbei kann sowohl vorgesehen sein, dass die beiden Dichtabschnitte
zueinander in der Segmentmitte unstet verlaufen, wie es ebenso möglich ist, beide
Dichtabschnitt über die Segmentmitte durchgehend mit einem gemeinsamen bogenförmigen
Verlauf auszuführen.
[0010] Zur Realisierung eines Dichtrings gebildet aus einer Mehrzahl im Umfang verteilter
Dichtabschnitte insbesondere zur Trennung des Bereichs radial außerhalb des Dichtsegments
und dem Bereich auf der zur Rotorachse weisenden Seite der Dichtabschnitte ist es
weiterhin vorteilhaft, wenn die Dichtabschnitte jeweils einem Abschnitt eines Rotationskörpers
entsprechen. Dieses begünstigt im Weiteren in besonders vorteilhafter Weise eine Vermeidung
einer Unwucht im Dichtring durch die mehrfache Anordnung der Dichtsegmente im Umfang.
Besonders bevorzugt wird hierbei zudem der Verankerungsabschnitt als Abschnitt eines
Rotationskörpers gebildet. Somit bilden die Dichtsegmente mit Dichtabschnitten im
Umfang verteilt einen ringförmigen Körper.
[0011] Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn das Ende der Dichtabschnitte in Umfangsrichtung,
zumindest unter Vernachlässigung der Stützabschnitte, und das Ende des Verankerungsabschnitts,
zumindest unter Vernachlässigung des Befestigungsprofils, in einer Längsebene durch
den Rotor und der Rotorachse liegt. Hierdurch wird erzielt, dass bei der im Umfang
mehrfach verteilten Anordnung der Dichtsegmente ein im Wesentlichen geschlossener
Ringkörper gebildet wird und hierbei eine radiär symmetrische Gestalt und vorteilhafte
Lastverteilung erzielt wird. Weiterhin begünstigt die vorteilhafte Gestalt der Dichtsegmente
zur Bildung eines im Wesentlichen geschlossenen Ringkörpers nicht nur eine Trennung
über die Dichtabschnitte über den Bereich außerhalb der Dichtsegmente und innerhalb
der Dichtabschnitte sondern zudem wird eine Trennung in axialer Richtung über den
Verankerungsabschnitt ermöglicht.
[0012] Die konkrete Formgebung der Dichtabschnitte ist zunächst unerheblich, sofern durch
die gewölbte Form die Stabilität der Dichtabschnitte bei den auftretenden Fliehkräften
verbessert wird. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Form der Dichtabschnitte
derartig gewählt ist, dass die Fliehkräfte innerhalb des Dichtabschnitts im Wesentlichen
zu Druckspannungen in Richtung zu dem jeweiligen Stützabschnitt führen. Je nach Formgebung
kann es dabei weiterhin vorteilhaft sein, wenn sich die Spannungen im Dichtabschnitt
aufteilen und einerseits zu den Stützabschnitten als Druckspannungen geleitet werden
und anderseits zu Druckspannungen zur Segmentmitte weisend führen.
[0013] Zur Realisierung einer vorteilhaften Spannungsverteilung kommen verschiedene Ausführungen
in Betracht, wobei zumindest eine zur Rotorachse gewölbte harmonische Form besonders
zu bevorzugen ist. Durch die zur Rotorachse weisende Wölbung können in vorteilhafter
Weise Biegespannungen in den Dichtabschnitten zumindest reduziert, bei besonders vorteilhafter
Formgebung weitestgehend vermieden werden. Hierdurch wird eine Verformung der Dichtabschnitte
bei Rotation des Rotors vorteilhaft minimiert bzw. verhindert.
[0014] Dazu kann in einer ersten vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass sich
der jeweilige Dichtabschnitt ausgehend von der Segmentmitte axial in Richtung der
Stützabschnitte zunächst der Rotorachse nähert und sich anschließend der Abstand zur
Rotorachse bis zu den Stützabschnitten wieder vergrößert.
[0015] In einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform wird ein über beide Dichtabschnitte
harmonischer Verlauf gewählt. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn sich der Abstand der
Dichtabschnitte zur Rotorachse ausgehend von der Segmentmitte beidseitig kontinuierlich
bis zu den Stützabschnitten vergrößert.
[0016] Bei Verwendung der Dichtsegmente am Rotor zur Realisierung eines Dichtrings befindet
sich in aller Regel radial außerhalb des Dichtrings ein fest stehender Statorring,
wobei eine Strömung von Heißgas im Bereich zwischen Statorring und rotierendem Dichtring
ebenso nach Möglichkeit minimiert werden soll. Daher ist es weiterhin vorteilhaft,
wenn auf der nach außen weisenden Seite der Dichtabschnitte Dichtrippen zur Bildung
beispielsweise einer Labyrinthdichtung angeordnet sind.
[0017] Zur Realisierung des Befestigungsprofils stehen verschiedene Varianten zur Verfügung.
Diese richten sich insbesondere nach den Montagemöglichkeiten an dem Rotor. Insofern
ist es in einer ersten Ausführungsform möglich, das Befestigungsprofil axial parallel
zur Rotorachse auszurichten. Insofern ist eine Befestigung des Dichtsegments mit Fügung
des Befestigungsprofils am Rotor durch eine axiale Verschiebung erforderlich.
[0018] Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn sich das Befestigungsprofil in Umfangsrichtung
erstreckt. Dieses eröffnet größere Möglichkeiten hinsichtlich der Anbringung des Befestigungsprofils
am Rotor. Weiterhin vereinfacht diese in erheblichem Maße die Herstellung des Dichtsegments
als Teil eines Rotorationskörpers. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn ein Dichtsegment
zumindest zwei in Umfangsrichtung zueinander beabstandete, jeweils als Teil eines
Rotationskörpers gleichartige, Befestigungsprofile mit zwischenliegendem Freiraum
aufweist.
[0019] Zur Gestaltung des Befestigungsprofils stehen wiederum verschiedene Möglichkeiten
zur Verfügung, sofern eine hinreichende Befestigung am Rotor und eine entsprechende
Lastübertragung möglich sind. Besonders vorteilhaft kann hierbei ein Tannenbaumprofil
oder ein Schwalbenschwanzprofil gewählt werden. Dieses ermöglicht ein Einschieben
in eine entsprechende komplementär geformte Nut, wobei durch den radialen Hinterschnitt
eine Lastübertragung bei Fliehkraft möglich ist. Eine hierzu vergleichbare Ausführungsform
eines Befestigungsprofils ist ebenso möglich, sofern ein radialer Hinterschnitt vorhanden
ist und ein Herausgleiten des Befestigungsprofils bei Rotation des Rotors verhindert
ist. D.h. das Befestigungsprofil erfordert auch keine Symmetrie hinsichtlich einer
Querebene senkrecht zur Rotorachse.
[0020] Weiterhin ist es in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform möglich, das Befestigungsprofil
entgegengesetzt zu formen, wobei das Tannenbaumprofil oder das Schwalbenschwanzprofil
als Aufnahmeprofil am Rotor gebildet ist und das Befestigungsprofil C-förmig das entsprechende
Aufnahmeprofil am Rotor übergreift. Insofern ist im Befestigungsprofil eine radial
zur Rotorachse hin öffnende Tannenbaumnut oder eine Schwalbenschwanznut oder dgl.
vorhanden.
[0021] Einer vorteilhafte Trennung der Räume beidseitig des Verankerungsabschnitts kann
bereits durch die Anlage des Befestigungsprofil auf gesamter Länge des Dichtsegments
in Umfangsrichtung erzielt werden. Insbesondere die Aufteilung des Befestigungsprofils
in zwei Abschnitte erschwert jedoch eine Ausführung mit in Umfangsrichtung durchgehender
Anlage. Daher ist es - insbesondere bei unterbrochenen Befestigungsabschnitten, aber
ebenso bei ununterbrochenem Befestigungsabschnitt - vorteilhaft, wenn am Dichtsegment
auf der zur Rotorachse weisenden Seite des Befestigungsprofils in sich in Umfangsrichtung
über die gesamte Länge des Dichtsegments erstreckende Dichtungsmaßnahme vorhanden
ist, d.h. im Falle einer Unterbrechung des Befestigungsprofil auf der zur Rotorachse
weisenden Seite am Verankerungsabschnitts zwischen den zueinander in Umfangsrichtung
beabstandeten Befestigungsprofilen fortgeführt wird.
[0022] Hierbei kann es sich in einer ersten Variante um eine sich zur Rotorachse öffnende
Dichtnut handeln. In einer zweiten Variante wird am Befestigungsprofil ein sich radial
zur Rotorachse erstreckender Dichtsteg angeordnet, welcher in einfacher Ausführung
integral am Befestigungsprofil gebildet sein kann. In einer dritten Variante wird
ein sich radial erstreckender Dichtsteg eingesetzt, welcher hierbei in der sich radial
öffnenden Dichtnut eingesetzt ist.
[0023] Die Dichtungsmaßnahme ist im Falle eines Tannenbaum- oder Schwalbenschwanzprofil
vorteilhaft auf an dessen zur Rotorachse weisenden Unterseite anzuordnen. Im Falle
eines C-förmigen Dichtungsprofils ist hierbei die Dichtungsmaßnahme vorteilhaft im
Inneren des Dichtungsprofils ebenso zur Rotorachse weisend in dessen Mitte anzuordnen.
[0024] Zur Abstützung der Dichtabschnitte bei Rotation des Rotors, insbesondere bei Betrachtung
der geforderten gewölbten Formgebung, ist es weiterhin besonders vorteilhaft, wenn
sich über den Stützabschnitt die auftretenden Kräfte an den benachbarten Rotorscheiben
oder am den Rotorscheiben angebrachten Laufschaufeln abstützen können. Hierzu weist
der Stützabschnitt in einer ersten Variante eine radial nach außen weisende Stützfläche
sowie quer hierzu eine axial von der Segmentmitte weisende Zentrierfläche auf. Durch
die beiden Flächen wird somit eine Übertragung der Druckkräfte von dem Dichtabschnitt
sowie der Fliehkräfte im Stützabschnitt über die Stützfläche und die Zentrierfläche
des Stützabschnitts auf die Rotorscheibe und/oder Laufschaufel ermöglicht.
[0025] In einer alternativen Variante weist der Stützabschnitt eine gewölbte Stützfläche
auf. Diese radial auswärts und axial von der Segmentmitte wegweisend gewölbte Stützfläche
ermöglicht ebenso eine radiale und axiale Abstützung und somit vorteilhafte Lastübertragung
vom Stützabschnitt in die Rotorscheibe und/oder der Laufschaufel, d.h. insbesondere
der von den Dichtabschnitten wirkenden Druckspannungen.
[0026] In einer dritten Variante ist es insbesondere bei konstanten Drehzahlen des Rotors
und somit konstanten Fliehkräften weiterhin besonders vorteilhaft, wenn der Stützabschnitt
eine geneigte Stützfläche aufweist. Die Neigung kann hier derart gewählt werden, dass
bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Dichtsegments im Betrieb des Rotors die hierbei
auftretenden Kräfte, d.h. die von den Dichtabschnitten wirkenden Druckkräfte sowie
die Fliehkräfte im Stützabschnitt, im Wesentlichen als reine Druckspannungen über
die Stützfläche übertragen werden und insofern in der Stützfläche Querkräfte weitestgehend
vermieden sind.
[0027] Je nach gewählter Montageart des Dichtsegments am Rotor ist es erforderlich, den
Stützabschnitt verschiedenartig auszuführen. Hierbei ist es besonders vorteilhaft,
wenn sich der Stützabschnitt zumindest mit der Stützfläche in Umfangsrichtung in zumindest
zwei Teile unterteilt. Hierbei befindet sich zwischen den Teilen der Stützfläche des
Stützabschnitts eine Ausnehmung, die hierbei vorteilhaft eine Montage am Rotor ermöglicht.
[0028] Eine vorteilhafte Abdichtung zwischen dem radial außerhalb befindlichen Bereichs
und dem Bereich unterhalb der Dichtabschnitte wird weiterhin begünstigt, wenn im Stützabschnitt
eine sich radial erstreckende Dichtleiste vorhanden ist. Hierbei kann die Dichtleiste
in der Verwendung des Dichtsegments an beispielsweise einer an der Rotorscheibe befestigten
Laufschaufel anliegen, so dass eine weitere Abdichtung vom Dichtsegment zur Laufschaufel
verbessert wird.
[0029] Zur Aufnahme einer Dichtleiste oder eines sich über mehrere oder den gesamten Umfang
ersteckenden Kolbenring zur Abdichtung des Spaltes zwischen dem Dichtsegment und der
Laufschaufel ist es weiterhin vorteilhaft, wenn im Stützabschnitt eine sich in Umfangsrichtung
erstreckende, radial nach außen öffnende Aufnahmenut vorhanden ist. Dabei kann die
Aufnahmenut auf der Oberseite des Stützabschnitts, d.h. auf der radial nach außen
weisenden Seite, axial innerhalb des Stützabschnitts senkrecht zur Rotorachse ausgerichtet
sein.
[0030] In besonders vorteilhafter Weise stimmt die Teilung der Dichtsegmente mit der Teilung
der benachbarten Laufschaufeln zumindest an einer Rotorscheibe, bevorzugt der stromaufwärts
liegenden Rotorscheibe, überein. Die Verwendung von Dichtleisten, welche eine übereinstimmende
Länge in Umfangsrichtung mit den Dichtsegmenten und den Laufschaufelplattformen besitzen,
führt bei einer unter Belastung auftretenden minimalen Verlagerung der Schaufelplattformen,
d.h. einem Kippen um eine Achse parallel zur Rotorachse, zu einem unvermindert vollständigen
Anliegen der Dichtleisten an der Unterseite der Schaufelplattformen. Somit wird eine
optimale Dichtheit erzielt.
[0031] Weiterhin wird die Strömungsabdichtung zu einem - im Gegensatz zum Rotor - stehenden
Statorring verbessert, wenn am Stützabschnitt ein Dichtflügel angeordnet wird, welcher
sich hierbei axial in Richtung Segmentmitte von der Stützfläche beabstandet befindet
und sich hierbei in Umfangsrichtung und radial erstreckt.
[0032] Ausgehend vom vorhandenen erfindungsgemäßen Dichtsegment wird die Bildung eines erfindungsgemäßen
Rotors möglich, welcher insbesondere bei einer Gasturbine eingesetzt wird, wobei der
Rotor zumindest zwei Rotorscheiben aufweist. Die Rotorscheiben besitzen jeweils im
Umfang verteilt eine Mehrzahl Schaufelhaltenuten. Zwischen den Rotorscheiben befindet
sich eine Mehrzahl einen Dichtring bildende Dichtsegmente, wobei zur Anbringung der
Dichtsegmente mit dem Befestigungsprofil am Rotor ein ringförmiges Aufnahmeprofil
vorhanden ist. Zur Bildung des erfindungsgemäßen Rotors werden hierbei entsprechend
Dichtsegmente gemäß vorheriger Beschreibung eingesetzt.
[0033] Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Dichtsegmente sowie die Rotorscheiben
bzw. der Rotor derartig geformt ist, dass sich zwei getrennte Ringräume beidseitig
des Verankerungsabschnitts bilden. Insofern ist ein erster Ringraum zwischen der ersten
Rotorscheibe und dem aus Dichtsegmenten gebildeten Dichtring, insbesondere mit den
Verankerungsabschnitten, sowie ein zweiter Ringraum zwischen den aus Dichtsegmenten
gebildeten Dichtring und der zweiten Rotorscheibe vorhanden.
[0034] Je nach Anlage des Befestigungsprofils am Aufnahmeprofil kann eine mehr oder weniger
vollständige Trennung des ersten Ringraums vom zweiten Ringraum erreicht werden. Sofern
das Befestigungsprofil eine Unterbrechung aufweist oder sonstige Freiräume insbesondere
zur leichteren Montage vorhanden sind, so ist es besonders vorteilhaft weitere Dichtungsmaßnahmen
in der Verbindung zwischen dem Befestigungsprofil und dem Aufnahmeprofil vorzusehen.
[0035] Hierzu kann in einer ersten Variante im oder am Aufnahmeprofil ein sich in Umfangsrichtung
und radial auswärts erstreckender Dichtsteg vorgesehen werden, welcher beispielsweise
integral mit dem Aufnahmeprofil gebildet wird. In einer zweiten Variante wird im Aufnahmeprofil
eine sich radial auswärts öffnende Dichtnut vorgesehen. Besonders vorteilhaft ist
es in einer dritten Variante sowohl im Befestigungsprofil als auch im Aufnahmeprofil
eine Dichtnut vorzusehen, wobei ein sich in Umfangsrichtung und radial erstreckender
Dichtring in beide entgegen gesetzten Nuten eintaucht. Zur vorteilhaften Abdichtung
der beiden Räume kann es aber ebenso hinreichend sein, den Dichtring nur in der Dichtnut
im Aufnahmeprofil vorzusehen, welcher aufgrund der Fliehkraft bei Betrieb des Rotors
zumindest minimal radial nach außen wandert und am Befestigungsprofil abdichtend zur
Anlage kommt.
[0036] Weiterhin weist vorteilhaft der Rotor jeweils an den Schaufelhaltenuten mit Schaufelfüßen
befestigte Laufschaufeln auf, welche jeweils eine sich in Umfangsrichtung und axial
erstreckende Schaufelplattform aufweisen.
[0037] Zur Abstützung der Dichtsegmente weist weiterhin eine Rotorscheibe oder beide Rotorscheiben
jeweils zwischen den Schaufelhaltenuten einen sich axial ersteckenden Befestigungsvorsprung
auf. Hierbei ist vorgesehen, dass die Stützabschnitte mit den Stützflächen zumindest
bei der Rotation des Rotors am Befestigungsvorsprung zur Anlage kommen und sich insofern
unmittelbar an der jeweiligen Rotorscheibe abstützen. Ergänzend oder alternativ ist
es hierzu ebenso möglich, die Anlage der Stützflächen der Stützabschnitte an den Laufschaufeln
am Schaufelfuß und/oder der Schaufelplattform vorzusehen.
[0038] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine Abdichtung zwischen den Dichtsegmenten und
den Laufschaufeln erfolgt. Hierzu weisen die Laufschaufeln einen von der Schaufelplattform
ausgehenden über die Rotorscheibe im Bereich der Schaufelhaltenuten hinausragenden
Kragen auf. Dieser Kragen kann hierbei mit minimalem Dichtspalt an den Stützabschnitt
anschließen. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die Dichtleiste im Stützabschnitt
sich zumindest bei Rotation des Rotors am Kragen anlegt, so dass eine optimale Abdichtung
zwischen Dichtsegment und Laufschaufel erzielt wird.
[0039] Die Anordnung des Aufnahmeprofils zur Befestigung der Dichtsegmente mit dem Befestigungsprofil
kann vielfältig ausgeführt sein. Insofern ist es möglich, beispielsweise an einem
Zwischenring zwischen den beiden Rotorscheiben ein umlaufendes Aufnahmeprofil oder
eine Mehrzahl axial laufender im Umfang verteilt angeordneter Aufnahmeprofile vorzusehen.
[0040] Bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei zumindest eine Rotorscheibe auf der zur
anderen Rotorscheibe weisenden Seite einen Verbindungsflansch aufweist. Besonders
bevorzugt weisen beide benachbarten Rotorscheiben jeweils einen zueinander weisenden
Verbindungsflansch auf, wobei dessen Größe und Gestalt unterschiedlich gewählt werden
kann.
[0041] In einer ersten Ausführungsform ist vorteilhaft vorgesehen, dass das Aufnahmeprofil
an dem Verbindungsflansch bzw. an einem Verbindungsflansch einer der Rotorscheiben
angeordnet ist.
[0042] Alternativ ist es ebenso möglich, das Aufnahmeprofil derartig zu realisieren, dass
die beiden benachbarten Rotorscheiben mit jeweils zueinander weisendem Verbindungsflansch
jeweils hälftig mit einer Profilhälfte das Aufnahmeprofil realisieren, d.h. dass die
beiden Profilhälften der beiden benachbarten Verbindungsflansche zusammen das Aufnahmeprofil
bilden, und somit die Anbringung der Dichtsegmente mit dem Befestigungsprofil ermöglichen.
[0043] Zur Anbringung der Dichtsegmente am Aufnahmeprofil ist es weiterhin besonders vorteilhaft,
insbesondere bei Ausführung des Aufnahmeprofils in Umfangsrichtung, wenn im Aufnahmeprofil
zumindest ein Montagefreiraum vorhanden ist. In welcher Richtung sich der Montagefreiraum
hierbei erstreckt, d.h. öffnet, ist zunächst unerheblich, sofern das entsprechende
Einfügen des Dichtsegments mit dem Befestigungsprofil in den Montagefreiraum und im
Folgenden in das Aufnahmeprofil am Rotor ermöglicht ist.
[0044] Hierzu kann sich der Montagefreiraum ausgehend vom Aufnahmeprofil in einer radial
auswärts weisenden Richtung und/oder in einer axialen Richtung erstrecken. Dabei ist
vorgesehen, dass das Befestigungsprofil zunächst in radialer Richtung bei einer radialen
Öffnung des Montagefreiraums oder in axialer Richtung bei entsprechender axialer Öffnung
des Montagefreiraums in entsprechende radial und axial zutreffende Position hinsichtlich
des Aufnahmeprofils positioniert wird, wobei sodann durch ein nachfolgendes Rotieren,
d.h. einer Verschiebung in Umfangsrichtung, des Dichtsegments relativ zu den Rotorscheiben
eine Einfügung des Befestigungsprofils in das Aufnahmeprofil erfolgt.
[0045] Die Vorteile der Anbringung der Dichtsegmente zwischen zwei Rotorscheiben führen
zumindest hinsichtlich des letzten Dichtsegments im Umfang zur Bildung des Dichtringes
zur Problematik der Montage des Dichtsegments. Zur Lösung dieses Problems wird ein
neuartiges Montagewerkzeug vorgeschlagen. Entsprechend dient dieses Montagewerkzeug
zur Verwendung bei einem Dichtsegment, welches an den axialen gegenüberliegenden Enden
jeweils einen Stützabschnitt aufweist. Dabei ist es erforderlich, dass der jeweilige
Stützabschnitt eine sich zum gegenüberliegenden Stützabschnitt öffnende Montageausnehmung
aufweist. Entsprechend stellt sich der Stützabschnitt mit der Montageausnehmung als
radial hinterschnittig dar.
[0046] Das Montagewerkzeug weist hierbei einen ersten Hebel sowie einen gelenkig verbundenen
zweiten Hebel auf. Der erste Hebel erstreckt sich hierbei in Richtung eines Stützabschnitts,
wobei am Ende des ersten Hebels ein erstes Anlageelement angeordnet ist. Dieses greift
in die entsprechende Montageausnehmung des zugehörigen Stützabschnitts ein. Der über
ein Gelenk verbundene zweite Hebel erstreckt sich in Richtung des anderen Stützabschnitts
und weist ebenso an dessen Ende ein zweites Anlageelement auf. Analoge greift das
zweite Anlageelement in die zugeordnete Montageausnehmung des entsprechenden Stützabschnitts
ein. Dieses stellt die Montageposition des Montagewerkzeugs dar.
[0047] Aufgrund der gelenkigen Verbindung des ersten Hebels mit dem zweiten Hebel ist es
möglich, diese in eine Freiposition durch Schwenken der Hebel zueinander zu verstellen,
so dass die Anlageelemente einen geringeren Abstand zueinander aufweisen. Hierdurch
können diese in der Freiposition zwischen den Stützabschnitten bewegt werden. D.h.
in der Freiposition kann das Montagewerkzeug an das Dichtsegment herangeführt werden,
bzw. nach der Montage entnommen werden. Zur Verstellung der Hebel zueinander ist ein
Betätigungselement vorgesehen, welches in Verlängerung des zweiten Hebels auf gegenüberliegende
Seite zum Gelenk angebracht ist. Durch Heranführen des Betätigungselements zum ersten
Hebel kann in einfacher Weise die Verstellung zwischen Freiposition und Montageposition
erfolgen. Zugleich kann bei der Verstellung in der Montageposition unmittelbar die
Handhabung des Montagewerkzeugs mit daran befestigtem Dichtsegment erfolgen.
[0048] In den nachfolgenden Figuren werden beispielhafte Ausführungsformen für erfindungsgemäße
Dichtsegmente sowie Rotoren skizziert. Es zeigen:
- FIG 1
- ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Rotor mit Dichtsegmenten in perspektivischer
Ansicht im Halbschnitt;
- FIG 2
- die Ausführungsform aus FIG 1 unter Weglassung einer Rotorscheibe;
- FIG 3
- ein Dichtsegment zur Ausführung aus FIG 1;
- FIG 4
- eine Schnittdarstellung zur Ausführung aus FIG 1;
- FIG 5
- ein Detail des Dichtsegments aus FIG 4;
- FIG 6
- eine Schnittdarstellung analog FIG 4 mit einer alternativen Ausführungsform eines
Dichtsegments;
- FIG 7
- ein Detail des Dichtsegments zur FIG 6;
- FIG 8
- ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Dichtsegments in einer Darstellung analog FIG
4;
- FIG 9
- eine Detaildarstellung zur Ausführungsform des Dichtsegments aus FIG 8;
- FIG 10
- ein beispielhaftes Montagewerkzeug in der Montageposition am Dichtsegment;
- FIG 11
- das Montagewerkzeug aus FIG 10 in der Freiposition.
[0049] In der FIG 1 wird ein erstes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Rotor
sowie ein erfindungsgemäßes Dichtsegment in perspektivischer Ansicht im Halbschnitt
dargestellt. Zu erkennen ist die Anordnung mit zwei aufeinanderfolgenden Rotorscheiben
01, welche 01 jeweils am Umfang verteilt eine Mehrzahl an Schaufelhaltenuten 03 aufweisen.
In den Schaufelnuten 03 können in bekannter Art und Weise Laufschaufeln mit einem
entsprechenden Schaufelfuß befestigt werden. In dieser Darstellung ist vereinfacht
die Verbindung zwischen den beiden Rotorscheiben 01 ohne eine Trennung dargestellt.
Jedoch ist vorgesehen, dass die beiden Rotorscheiben 01 getrennt hergestellt werden
und über eine mechanische Verbindung miteinander verbunden werden. Weiterhin ist zu
erkennen, dass zwischen den Rotorscheiben 01 ein Verbindungsflansch 05 angeordnet
ist, welcher 05 sich radial auswärts von einem die Rotorscheiben 01 verbindenden Abschnitt
erstreckt.
[0050] Am Verbindungssteg 05 sind im Umfang verteilt eine Mehrzahl an Dichtsegmenten 11
befestigt. Des Weiteren grenzen die Dichtsegmente 11 beidseitig an den Rotorscheiben
01 sowie den anzubringenden Laufschaufeln an. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise
ein erster Ringraum 08 zwischen der ersten Rotorscheibe 01, dem Verbindungsflansch
05 und dem Dichtsegment 11 sowie gegenüberliegend ein zweiter Ringraum 09 zwischen
der zweiten Rotorscheibe 01, dem Verbindungsflansch 05 sowie dem Dichtsegment 11 gebildet.
Die geschlossene Ringräume 08, 09 begünstigen eine vorteilhafte Kühlluftführung im
Rotor.
[0051] Hierzu zeigt noch einmal die FIG 2 die Ansicht aus FIG 1 unter Weglassung der vorderen
Rotorscheibe 01. Entsprechend wird in FIG 2 lediglich die hintere Rotorscheibe 01
skizziert. Zu erkennen ist wiederum die Anbringung der im Umfang verteilt angeordneten
Dichtsegmente 11 mit deren jeweiligen Befestigung am Verbindungsflansch 05. Hierzu
weißt der Verbindungsflansch 05 ein umlaufendes Befestigungsprofil 06 auf. Um eine
Montage der Dichtsegmente 11 am Befestigungsprofil 06 zu ermöglichen ist am Verbindungsflansch
05 ein Montagefreiraum 07 vorgesehen, der das Aufnahmeprofil 06 unterbricht. Somit
kann das Dichtsegment 11 bajonettartig montiert werden. Weiterhin ist ansatzweise
zu erkennen, dass das Dichtsegment 11 jeweils an gegenüberliegenden Seiten an der
Rotorscheibe 01 angrenzend an einem Befestigungsvorsprung 04 der Rotorscheibe 01 anliegt,
so dass zusätzlich zur mittigen Befestigung des Dichtsegments 11 am Verbindungsflansch
05 eine weitere Anlage zur Lastübertragung am Befestigungsvorsprung 04 der Rotorscheibe
01 erfolgt.
[0052] In der FIG 3 wird nunmehr ein exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Dichtsegments
11 in perspektivischer Ansicht skizziert. Zu erkennen ist dessen T-förmige Gestalt
mit sich beidseitig von einer Segmentmitte 12 erstreckenden Dichtabschnitten 15. Die
Dichtabschnitte 15 sind hierbei bogenförmig ausgeführt, so dass bei auftretenden Fliehkräften
eine vorteilhafte Spannungsverteilung im Dichtsegment 11 erzielt wird. Am zur Segmentmitte
12 gegenüberliegenden Ende der jeweiligen Dichtabschnitte 15 befindet sich beidseitig
des Dichtsegments 11 jeweils ein Stützabschnitt 17. Der Stützabschnitt 17 weist eine
radial auswärts weisende Stützfläche 21 sowie eine axial zu der jeweiligen Rotorscheibe
01 weisende Zentrierfläche 23 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass
die Stützfläche 21 sowie die Zentrierfläche 23 L-förmig angeordnet sind.
[0053] Um eine Montage des Dichtsegments 11 an der jeweiligen Rotorscheibe 01 zu ermöglichen,
ist weiterhin vorgesehen, dass die Stützfläche 21 auf der Länge des Dichtsegments
11 in Umfangsrichtung unterbrochen ist. Daher weisen die Stützabschnitte 17 in diesem
Ausführungsbeispiel jeweils zwei Ausnehmungen 18 auf, welche zumindest der Länge der
Befestigungsvorsprünge 04 in Umfangsrichtung entsprechen. Dieses ermöglicht ebenso
die bajonettartige Montage des Dichtsegments 11 zwischen den Rotorscheiben 01. Weiterhin
zu erkennen ist in diesem Ausführungsbeispiel, dass die Stützabschnitte 17 weiterhin
einen von der Zentrierfläche 13 in Richtung Segmentmitte 12 beabstandeten Dichtflügel
19 aufweisen. Dieser 19 begünstigt die weitere Abdichtung zu einem ruhenden Statorring,
welcher den aus Dichtsegmenten 11 gebildeten Dichtring umgibt. Weiterhin weist das
Dichtsegment 11 eine Mehrzahl sich radial auswärts erstreckenden Dichtrippen 16 auf,
welche 16 ebenso eine vorteilhafte Abdichtung gegenüber dem Statorring begünstigen.
Die Stützabschnitte 17 weisen jeweils eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Aufnahmenut
20 auf. Vorgesehen ist, dass in der Aufnahmenut 20 eine Dichtleiste eingelegt wird,
welcher zumindest bei Fliehkraft unter einen Kragen der jeweiligen Laufschaufeln zur
Anlage kommt und eine vorteilhafte Abdichtung zu den Laufschaufeln ermöglicht.
[0054] Das T-förmige Dichtsegment weist weiterhin einen sich von der Segmentmitte 11 radial
einwärts erstreckenden Verankerungsabschnitt 13 auf. An dessen Ende gegenüberliegend
zur Segmentmitte 12 befindet sich das Befestigungsprofil 14. Das Befestigungsprofil
14 ist in diesem Ausführungsbeispiel als eine Verbreiterung des Verankerungsabschnitts
13 gestaltet, so dass dieses 14 in eine T-förmige Aufnahmenut des Aufnahmeprofils
06 befestigt werden kann. Es ist offensichtlich, dass hierzu der Montagefreiraum 07
beim Aufnahmeprofil 06 des Verbindungsflansches 05 hinreichend groß gestaltet sein
muss, so dass das Befestigungsprofil 14 bajonettartig montiert werden kann.
[0055] In FIG 4 wird hierzu nochmals zur Darstellung aus FIG 1 die Anordnung aus zwei benachbarten
Rotorscheiben 01 mit zwischenliegendem Dichtsegment 11 im Schnitt skizziert. Zu erkennen
sind die Rotorscheiben 01 mit dem sich dazwischen befindenden Verbindungssteg 05 sowie
dem Dichtsegment 11. Das Dichtsegment 11 ist hierbei mit dem Befestigungsprofil 14
in dem Aufnahmeprofil 06 an dem Verbindungsflansch 05 gelagert. Zur Ermöglichung der
Montage des Dichtsegments 11 weist das Aufnahmeprofil 06 an entsprechender Stelle
einen Montagefreiraum 07 auf, so dass das Befestigungsprofil 14 von oben zunächst
in den Montagefreiraum 07 und sodann in das Aufnahmeprofil 06 eingeschoben werden
kann. Die Rotorscheiben 01 weisen weiterhin an ihrem radial äußeren Ende auf den zueinander
weisenden Seiten jeweils einen Befestigungsvorsprung 04 auf, an dem das T-förmige
Dichtsegment 11 ebenso zur Anlage kommt.
[0056] Hierzu wird in einer Detailansicht in FIG 5 der Stützabschnitt 17 des Dichtsegments
11 skizziert. Zu erkennen ist wiederum das Ende des Dichtabschnitts 15 an den sich
der Stützabschnitt 17 anschließt. Der Stützabschnitt 17 weist hierbei radial auswärts
weisend eine Stützfläche 21 zur Abstützung an dem Befestigungsvorsprung 04 auf. Weiterhin
weist der Stützabschnitt 17 die Zentrierfläche 23 ebenso zur Anlage am Befestigungsvorsprung
04 auf. Beabstandet zur Zentrierfläche 23 befindet sich am Stützabschnitt 17 ein Dichtflügel
19 sowie unmittelbar angrenzend an die Zentrierfläche 23 eine Aufnahmenut 20.
[0057] In der nachfolgenden FIG 6 wird ein alternatives Ausführungsbeispiel für ein Dichtsegment
41 sowie die Ausführung der Rotorscheiben 31 analog der Darstellung in FIG 4 im Schnitt
skizziert. Zu erkennen ist wiederum die benachbarte Anordnung der Rotorscheiben 31
mit einem zwischen diesen 31 liegenden Verbindungsflansch 35. In diesem Ausführungsbeispiel
ist vorgesehen, dass der Verbindungsflansch 35 mittig geteilt ist und somit von zwei
Hälften 35a und 35b jeweils zugehörig zu einer der beiden Rotorscheiben 31 gebildet
wird. Am Ende des Verbindungsflansches 35 schließt sich wieder analog vorheriger Ausführung,
das Aufnahmeprofil 36 an, wobei in diesem Ausführungsbeispiel das Aufnahmeprofil 36
entsprechend der Trennung der Rotorscheiben 31 von zwei Hälften 36a und 36b gebildet
wird und hierbei eine T-förmige Gestalt mit dem Verankerungsabschnitt 35 darstellt.
Am radial äußeren Ende der Rotorscheiben 31 befinden sich analog die Befestigungsvorsprünge
34. Im Gegensatz zur vorherigen Ausführungsform in FIG 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel
des Dichtsegments 41 vorgesehen, dass dieser am Ende des Verankerungsabschnitts 13
ein C-förmiges Befestigungsprofil 44 aufweist, welches das T-förmige Aufnahmeprofil
36 umgreift. Insofern stellt sich diese Ausführungsform als Umkehrung des Beispiels
aus FIG 4 dar. Weiterhin ist in Abweichung zum vorherigen Ausführungsform in diesem
Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass beim Stützabschnitt 47, wie in FIG 7 im Detail
dargestellt, die zugehörige Zentrierfläche 53 unmittelbar an der Stirnseite der jeweiligen
Rotorscheibe 31 zur Anlage kommt und insofern ein axialer Freiraum zum Befestigungsvorsprung
34 der Rotorscheiben 31 vorhanden ist. Die Abstützung der Fliehkräfte erfolgt analog
dem vorherigen Ausführungsbeispiel über die radial auswärts weisende Stützfläche 51.
[0058] In FIG 8 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel analog der Darstellung aus FIG 4 skizziert.
In dieser Variante ist abweichend zur Ausführung aus FIG 4 vorgesehen, dass zwischen
dem Befestigungsprofil 74 und dem Verbindungsflansch 65 eine Dichtleiste 27 angeordnet
ist. Hierzu weist das Aufnahmeprofil 66 am Verbindungsflansch 55 eine radial auswärts
weisende Dichtnut 67 auf, in die die ringförmige Dichtleiste 27 eingelegt ist. Diese
27 kann umlaufend ausgeführt sein. Zur vorteilhaften Abdichtung weist das Befestigungsprofil
74 hierzu analog eine Dichtnut 84 auf, in die Dichtleiste 27 eingreift.
[0059] Weiterhin werden in diesem Ausführungsbeispiel - siehe insbesondere FIG 9 - zwei
weitere Ausführungsmöglichkeiten zur Gestaltung der Stützabschnitte 77, 78 skizziert.
Entsprechend sind nicht mehr getrennte Stütz- und Zentrierflächen vorgesehen, sondern
vielmehr eine Stützfläche 81,82, die 81,82 sich sowohl radial als auch axial am entsprechend
ausgeführten Befestigungsvorsprung 64,68 abstützen kann.
[0060] Eine erste Lösung sieht hierbei vor, dass die Stützfläche 81 des Stützabschnitts
77 gewölbt ausgeführt wird. Sofern in vorteilhafter Weise die Formgebung der Stützfläche
81 im Schnitt einem Kreisabschnitt entspricht, bleibt eine flächenförmige Anlage des
Stützabschnitts 77 am Befestigungsvorsprung 64 auch bei Verformungen des Dichtabschnitts
15 gewährleistet.
[0061] Eine zweite Lösung hierzu offenbart einen Stützabschnitt 78 mit einer geneigt ausgeführten
Stützfläche 82 und entsprechend komplementär gestaltetem Befestigungsvorsprung 68.
Die Neigung der Stützfläche 82 ist hierbei derart gewählt, dass bei bestimmungsgemäßem
Betrieb des Rotors mit den dabei auftretenden Fliehkräften unter Berücksichtigung
der auftretenden Axial- und Radialkräfte im Wesentlichen ausschließlich Druckkräfte
über die geneigte Stützfläche 82 auf den Befestigungsvorsprung 68 übertragen werden.
[0062] In der FIG 10 wird nunmehr ein beispielhaftes Montagewerkzeug 101 schematisch in
einer Montageposition am Dichtsegment 11 gezeigt. Zu erkennen ist wiederum das Dichtsegment
11 aus den Figuren 1-5. Die Stützabschnitte 17 am Ende der Dichtabschnitte 15 weisen
jeweils eine zum gegenüberliegenden Stützabschnitt 17 weisende Montageausnehmung auf,
welche radial hinterschnittig ist. Das Montagewerkzeug 101 umfasst einen ersten Hebel
103, welcher 103 sich im Wesentlichen axial zu einem der Stützabschnitte 17 erstreckt
und an dessen 17 Ende sich ein erstes Aufnahmeelement 104 befindet. Dieses 104 greift
in die Montageausnehmung am entsprechenden Stützabschnitt 17 ein. Gegenüberliegend
am Ende des ersten Hebels 103 befindet sich ein Gelenk 107 an dem ein zweiter Hebel
105 schwenkbar gelagert ist. Dieser 105 erstreckt sich analog in entgegengesetzter
Richtung zum anderen Stützabschnitt 17. In dessen entsprechender Montageausnehmung
greift ein zweites Anlageelement 106 am Ende des zweiten Hebels 105 ein. Die hier
dargestellte Montageposition wird durch die Bewegung eines Betätigungselements 108
ermöglicht, welches 108 gegenüberliegend zum Gelenk 107 am zweiten Hebel 105 angebunden
ist. Beim Ergreifen des Betätigungselements 108 mit dem ersten Hebel 103 kann das
Dichtsegment mit dem Montagewerkzeug bewegt werden.
[0063] Wird das Betätigungselement 108 losgelassen, so kann das Montagewerkzeug 101 durch
Schwenken des zweiten Hebels 105 relativ zum ersten Hebel 103 vom Dichtsegment 11
abgenommen werden.
1. Dichtsegment (11,41,71) zur Bildung eines Dichtringes eines Rotors, insbesondere einer
Gasturbine, mit einem zentralen sich in Umfangsrichtung und radial erstreckenden Verankerungsabschnitt
(13), welcher (13) auf der zur Rotorachse weisenden Seite ein Befestigungsprofil (14,44,74)
und am nach außen weisenden Ende eine Segmentmitte (12) aufweist, und mit sich in
Umfangsrichtung im Wesentlichen von der Segmentmitte (12) axial seitlich erstreckenden
ersten und zweiten Dichtabschnitten (15) und mit sich an den jeweiligen Dichtabschnitten
(15) anschließenden ersten und zweiten Stützabschnitten (17,47,77,78),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dichtabschnitte (15) zumindest abschnittsweise zwischen Segmentmitte (12) und
Stützabschnitt (17,47,77,78) eine zur Rotorachse gewölbte Form aufweisen.
2. Dichtsegment (11,41,71) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dichtabschnitte (15), und insbesondere der Verankerungsabschnitt (13), einem
Abschnitt eines Rotationskörpers entsprechen.
3. Dichtsegment (11,41,71) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Enden der Dichtabschnitte (15) und des Verankerungsabschnitts (13) in
Umfangsrichtung jeweils im Wesentlichen mit der Rotorachse in einer Ebene liegen.
4. Dichtsegment (11,41,71) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Formgebung der Dichtabschnitte (15) derart gewählt ist, das Fliehkräfte zu Druckspannungen
zumindest in Richtung der Stützabschnitte (17,47,77,78) und gegebenenfalls zur Segmentmitte
(12) führen.
5. Dichtsegment (11,41,71) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich der Abstand der Dichtabschnitte (15) zur Rotorachse kontinuierlich ausgehend
von der Segmentmitte (12)zunächst verkleinert und im folgenden bis zu den Stützabschnitten
(17,47,77,78) wieder vergrößert; oder
dass der Abstand der Dichtabschnitte (15) zur Rotorachse in der Segmentmitte (12) am geringsten
ist und sich kontinuierlich bis zu den Stützabschnitten (17,47,77,78) vergrößert.
6. Dichtsegment (11,41,71) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf der nach außen weisenden Seite der Dichtabschnitte (15) Dichtrippen (16), insbesondere
zur Bildung einer Labyrinthdichtung, angeordnet sind.
7. Dichtsegment (11,41,71) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich das Befestigungsprofil (14,44,74) in Umfangsrichtung erstreckt, wobei insbesondere
zumindest zwei in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Befestigungsprofile (14,44,74)
vorhanden sind.
8. Dichtsegment (11,71) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Befestigungsprofil (14,74) ein Tannenbaum- oder Schwalbenschwanzprofil oder dergleichen
aufweist.
9. Dichtsegment (41) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Befestigungsprofil (44) C-förmig ausgeführt ist und eine Tannenbaum- oder Schwalbenschwanznut
oder dergleichen bildet.
10. Dichtsegment (71) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass im oder am Befestigungsprofil (74) ein sich radial und in Umfangsrichtung erstreckender
Dichtsteg (27) angeordnet ist; und/oder
dass im Befestigungsprofil (74) eine sich in Umfangsrichtung erstreckende und sich radial
nach innen öffnende Dichtnut (84) angeordnet ist, wobei insbesondere der Dichtsteg
(27) in der Dichtnut (84) angeordnet ist.
11. Dichtsegment (11,41,71) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Stützabschnitt (17,47) eine radial nach außen weisende Stützfläche (21,51) und
eine axial von der Segmentmitte (12) wegweisende Zentrierfläche (23,53) aufweist;
oder
dass der Stützabschnitt (77) eine gewölbte Stützfläche (81)aufweist, welche (81) eine
radiale und axiale Abstützung ermöglicht; oder
dass der Stützabschnitt (78) eine geneigte Stützfläche (82) aufweist, wobei die Neigung
derart gewählt ist, dass bei bestimmungsgemäßen Gebrauch und den hierbei auftretenden
Kräften im Wesentliche nur Druckspannungen übertragen werden.
12. Dichtsegment (11,41,71) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Stützabschnitt (17,47,77,78) zumindest eine Ausnehmung (18) aufweist, welche
(18) die Stützfläche (21,51,81,82) in Umfangsrichtung in zumindest zwei Teile unterteilt.
13. Dichtsegment (11,41,71) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Stützabschnitt (17,47,77,78) eine sich radial erstreckende Dichtleiste eingelegt
ist; und/oder
dass am Stützabschnitt (17,47,77,78) ein von der Stützfläche (21,51,81,82) axial beabstandeter
sich radial erstreckender Dichtflügel (19) angeordnet ist.
14. Rotor, insbesondere für eine Gasturbine, mit zumindest zwei Rotorscheiben (01,31,61,62),
welche (01,31,61,62) im Umfang verteilt eine Mehrzahl Schaufelhaltenuten (03) aufweisen,
und mit einer Mehrzahl einen Dichtring bildenden Dichtsegmenten (21,61,81), wobei
im Rotor ein ringförmiges Aufnahmeprofil (06,36,66) vorhanden ist, an dem (06,36,66)
die Dichtsegmente (11,41,71) mit den Befestigungsprofilen (14,44,74) befestigt sind,
gekennzeichnet durch
eine Ausführung der Dichtsegmente (11,41,71) jeweils nach einem der vorhergehenden
Ansprüche.
15. Rotor nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen einer ersten Rotorscheibe (01,31,61) und dem aus den Dichtsegmenten (11,41,71)
gebildeten Dichtring ein erster Ringraum (08) und zwischen einer zweiten Rotorscheibe
(01,31,62) und dem Dichtring ein getrennter zweiter Ringraum (09) vorhanden ist.
16. Rotor nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass im oder am Aufnahmeprofil (66) ein sich radial und in Umfangsrichtung erstreckender
Dichtsteg (27) angeordnet ist; und/oder
dass im Aufnahmeprofil (66) eine sich in Umfangsrichtung erstreckende und sich radial
nach außen öffnende Dichtnut (84) angeordnet ist, wobei insbesondere der Dichtsteg
(27) in der Dichtnut (84) angeordnet ist.
17. Rotor nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
gekennzeichnet durch
in den Schaufelhaltenuten (03) mit Schaufelfüßen befestigte Laufschaufeln, welche
eine sich in Umfangsrichtung und axial erstreckende an den Schaufelfüßen anschließende
Schaufelplattform aufweisen.
18. Rotor nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine oder beide Rotorscheiben (01,31,61) jeweils zwischen den Schaufelhaltenuten
(03) einen sich axial erstreckenden Befestigungsvorsprung (04,34,64,68) aufweisen,
wobei der Stützabschnitt (17,47,77,78) zumindest bei Rotation des Rotors am Befestigungsvorsprung
(04,34,64,68) zur Anlage kommt.
19. Rotor nach einem der Ansprüche 14 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen einem über die Rotorscheibe (01,31,61,62) überstehenden Kragen der Schaufelplattform
und dem Stützabschnitt (17,47,77,78) ein Dichtspalt gebildet ist; und/oder dass die
Dichtleiste zumindest bei Rotation des Rotors an einem über die Rotorscheibe (01,31,61,62)
überstehenden Kragen der Schaufelplattform anliegt.
20. Rotor nach einem der Ansprüche 14 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine Rotorscheiben (01,61,62) auf der zur anderen Rotorscheibe (01,61,62)
weisend Seite einen Verbindungsflansch (05,65) aufweist, an dem (05,65) das Aufnahmeprofil
(06,66) angeordnet ist.
21. Rotor nach einem der Ansprüche 14 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rotorscheiben (31) jeweils einen zueinander weisenden Verbindungsflansch (35a,35b)
aufweisen, wobei das Aufnahmeprofil (36) zwei Profilhälften (36a,36b) umfasst, welche
(36a,36b) jeweils an einem Verbindungsflansch (35a,35b) angeordnet sind.
22. Rotor nach einem der Ansprüche 14 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Aufnahmeprofil (06,36,66) zumindest ein Montagefreiraum (07) vorhanden ist, welcher
(07) ein Einfügen des Dichtsegments (11,41,71), insbesondere in radialer Richtung,
mit nachfolgender Umfangsverschiebung des Dichtsegments (11,41,71) relativ zu den
Rotorscheiben (01,41) ermöglicht.
23. Montagewerkzeug (101) zur Montage eines Dichtsegments (11,41,71) zwischen zwei Rotorscheiben
(01,31,61), wobei das Dichtsegment (11,41,71) zumindest einen sich zwischen den Rotorscheiben
(01,31,61) erstreckenden Dichtabschnitt (15) aufweist und an den beiden in Richtung
der Rotorachse gegenüberliegenden Enden des Dichtsegments (11,41,71) jeweils ein Stützabschnitt
(17,47,77,78) angeordnet ist, wobei jeder Stützabschnitt (17,47,77,78) zumindest eine
radial hinterschnittige sich zum gegenüberliegenden Stützabschnitt (17,47,77,78) öffnenden
Montageausnehmung aufweist, umfassend einen sich zu einem Stützabschnitt (17,47,78)
erstreckenden ersten Hebel (103) mit einem an dessen Ende angeordneten ersten Anlageelement
(104) und einem sich zum anderen Stützabschnitt (17,47,77) erstreckenden zweiten Hebel
(105) mit einem an dessen Ende angeordneten zweiten Anlageelement (106), wobei der
erste Hebel (103) mit dem zweiten Hebel (105) über ein Gelenk (107) schwenkbar verbunden
ist und mittels eines Betätigungselements (108) zwischen einer Montageposition und
einer Freiposition verstellbar ist, wobei die Anlageelemente (104,106) in der Freiposition
zwischen den Stützabschnitten (17,47,77,78) bewegt werden können und in der Montageposition
in die zugehörigen Montageausnehmungen eingreifen.
24. Montagewerkzeug (101) nach Anspruch 23,
gekennzeichnet zur Verwendung für ein Dichtsegment (11,41,71) nach einer der Ansprüche
1 bis 13.