DICHTSEGMENT FÜR EINE TURBINE, ANORDNUNG ZUR ÄUSSEREN BEGRENZUNG EINES STRÖMUNGSPFADES EINER TURBINE SOWIE STATOR-ROTOR-DICHTUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Dichtsegment gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Anordnung zur äußeren Begrenzung eines Strömungspfades einer Turbine sowie eine Stator-Rotor-Dichtung.

[0002] Es ist hinlänglich bekannt, dass bei Gasturbinen innerhalb der Turbineneinheit der Strömungspfad radial außen unter anderem mit Hilfe von zu einem Ring zusammensetzbaren Elementen begrenzt wird. Diese Elemente sind gemein hin als Ringsegmente bekannt, die sich über eine gewisse Bogenlänge des im Querschnitt gesehen ringförmigen Strömungskanals erstrecken. Bekanntermaßen werden die Ringsegmente über ein oder mehrere Hakenverbindung an einem Träger, zumeist an dem Turbinenleitschaufelträger eingehakt, so dass ihre nach innen weisende Fläche den darunter vorbeilaufenden Spitzen von Laufschaufeln zugewandt ist. Um dabei einen möglichst geringen Abstand zwischen der Strömungspfadbegrenzung und den Spitzen der Laufschaufeln zu erzielen ist es bekannt, dass die Laufschaufelspitzen mit Deckbändern ausgeführt sind, die die Laufschaufeln in Umfangsrichtung miteinander verspannen. An den nach außen weisenden Flächen der Deckbänder sind zumeist in Umfangsrichtung sich erstreckende Dichtspitzen angeordnet, die mit den besagten Ringsegmenten den zu minimierenden Spalt definieren.

[0003] Um Heißgasverluste in den radial weiter außen liegenden Rückraum von Ringsegmenten zu reduzieren bzw. zu vermeiden, ist es beispielsweise aus der US 2014/0271142 A1 bekannt, Dichtbänder in einander gegenüberliegende Nuten benachbarter Ringsegmente eines Dichtrings einzusetzen. Alternativ dazu schlägt die DE 10 2013 205 883 A1 vor, derartige Dichtbänder integral an einem der beiden Bauteile anzuformen und damit eine Nut-Feder-Abdichtung, beispielsweise auch zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Schaufelsegmenten, vorzusehen.

[0004] Dabei ist es bekannt, dass die Ringsegmente Dichtelemente in Form einer Wabenkonstruktion, im Englischen auch als "Honeycomb" bekannt, aufweisen. Bei derartigen Ringsegmenten ist vorgesehen, dass die an den Deckbändern nach außen weisende Dichtspitzen sich in die Lamellen der Wabenkonstruktion einschneiden können, um so ein Verlust an Arbeitsmedium weiter zu reduzieren.

[0005] Aufgrund der in Umfangsrichtung vorhandenden Segmentierung werden die Ringsegmente und die daran geordneten Dichtelemente in der Regel rechteckig ausgeführt, so dass Stoßfugen zwischen zwei unmittelbar benachbarten Ringsegmenten eines Rings vorhanden sein können. Um die Strömung durch diese Stoßfuge, welche sich parallel zur Hauptströmungsrichtung des Arbeitsmediums erstrecken, hindurch zu reduzieren, werden diese so eng wie möglich aneinander gereiht.

[0006] Es hat sich jedoch gezeigt, dass längs dieser Stoßfugen Leckageströmungen auftreten können, welche den Wirkungsgrad der Turbine reduzieren können.

[0007] Daneben ist es für labyrinthartige Stator-Rotor-Dichtung bekannt zu den Ringsegmenten ähnliche Elemente als Stator-Dichtungsbestandteil zu verwenden. Am Rotor sind dann als Rotor-Dichtungsbestandteil umlaufende Spitzen vorhanden, die sich ggf. in den Stator-Dichtungsbestandteil und insbesondere in Wabenkonstruktionen einschneiden können. Die Stator-Rotor-Dichtung soll eine Leckageströmung längs des Rotors reduzieren oder gar bestenfalls verhindern, so dass bei diesem Anwendungsfall die gleichen Probleme auftreten können wie bei den Ringsegmenten.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Dichtsegments sowie einer Anordnung zur äußeren Begrenzung eines Strömungspfades einer Turbine, bei der die Leckageströmung längs besagter Stoßfugen weiter reduziert ist. Gleichzeitig soll die besagte Anordnung besonders einfach herzustellen sein sowie insgesamt eine besonders langlebige Konstruktion darstellen.

[0009] Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit einem Dichtsegment gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einer Anordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9 erreicht.

[0010] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, wobei deren Einzelmerkmale anspruchsübergreifend in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden können. Mithin kann das Dichtsegment als Ringsegment oder als Bestandteil einer Stator-Rotor-Dichtung ausgestaltet sein.

[0011] Erfindungsgemäß ist bei einem Dichtsegment für eine Turbine, welches mit weiteren davon in einer Turbine zu einer äußeren Begrenzung eines ringförmigen Strömungspfades der Turbine oder zu einem Dichtungsbestandteil einer Stator-Rotor-Dichtung zusammensetzbar sind, mit einer plattenförmigen Wand, die eine erste Seitenfläche umfasst, die im verbauten Zustand des Dichtsegments den Schaufelspitzen von Laufschaufeln bzw. dem anderen Dichtungsbestandteil zugewandt ist und eine Kante, die geschlossen umlaufend die erste Seitenfläche umgreift und an der vier Seitenwandabschnitte mit der ersten Seitenfläche zusammenstoßen und mit einem Dichtelement, welches an der ersten Seitenfläche vollflächig angeordnet ist und welches in analoger Weise zur Wand vier Dichtseitenwandabschnitte umfasst, vorgesehen, dass an zumindest einer derjenigen Seitenwandabschnitte und/oder an zumindest einer derjenigen Dichtseitenwandabschnitte, die - bei in einer Turbine zu einem Ring montierten Dichtsegmenten - zu benachbarten Dichtsegmenten des betreffenden Rings weisen, eine Anzahl von Dichtlamellen zur Reduzierung einer Strömung längs des betreffenden Dichtseitenwandabschnitts vorgesehen ist. Weiter liegen bei einer Anordnung zur äußeren Begrenzung eines Strömungspfades einer Turbine, bei der eine Vielzahl von Dichtsegmenten gemäß obiger Ausführung einen montierten Ring bildend den Strömungspfad eines Arbeitsmediums einer Turbine außen begrenzend derart angeordnet sind, bzw. bei einer Stator-Rotor-Dichtung die Dichtlamellen eines ersten Dichtsegments an einem Seitenwandabschnitt bzw. Dichtseitenwandabschnitt eines zum ersten Dichtsegments unmittelbar benachbarten weiteren Dichtsegments vorgespannt an. Vorzugsweise sind je betreffenden Dichtseitenwandabschnitt bzw. Seitenwandabschnitt mehrere Dichtlamellen vorgesehen.

[0012] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Strömung längs besagter Stoßfuge weiter reduziert und ggf. gar vermieden werden kann, wenn zwischen unmittelbar benachbarten Dichtsegmenten einer Anordnung Dichtlamellen vorgesehen sind, die die besagte Leckageströmung zumindest teilweise behindern. Um dies zu erreichen, sind am (Dicht-)Seitenwandabschnitt Dichtlamellen vorgesehen, deren Enden an den Kontaktflächen eines dazu benachbarten Dichtsegments vorgespannt anliegen können. Die Dichtlamellen sind vorzugweise einseitig, d.h. an lediglich einem Dichtsegment befestigt. Damit ihre freie Enden an den Kontaktflächen benachbarter Dichtsegmente stets anliegen, sind sie insbesondere elastisch verformbar bzw. flexibel und insbesondere gekrümmt ausgestaltet. Bei entsprechender Anordnung können diese bei auftretenden, thermisch bedingten Dehnungen der Dichtsegmente eine automatische Nachführung der Dichtlamellen an den Kontaktflächen der benachbarten Dichtsegmente ermöglichen. Somit kann für unterschiedliche Betriebstemperaturen die Abdichtung der besagten Stoßfuge zuverlässig erfolgen. Aufgrund der einseitigen Befestigung der Dichtlamellen ist die Montage der Dichtsegmente zu einer Anordnung trotz Vorhandensein der lamellenartigen Stoßfugenabdichtung unverändert einfach und schnell zu gewährleisten.

[0013] Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung erstrecken sich die betreffenden Dichtlamellen quer zur Strömungsrichtung eines in der Turbine strömenden Arbeitsmediums bzw. Leckageströmung und insbesondere, bezogen auf ihre Einbaulage in einer Turbine, sich in Umfangsrichtung und in Radialrichtung. Hierdurch wird eine effiziente Reduzierung der Längsdurchströmung der Stoßfugen erreicht.

[0014] Weiter bevorzugt stehen die betreffenden Dichtlamellen in einem Winkel von kleiner 90° von ebenen Oberflächen der betreffenden Seitenwandabschnitte bzw. Dichtseitenwandabschnitte ab. Dies führt zu einer besonders geeigneten elastischen Verformbarkeit der Lamellen, wenn zwei Dichtsegmente der Anordnung während der Montage zusammengesetzt werden und dabei die Dichtlamellen vorgespannt an den Kontaktflächen des benachbarten Dichtsegments zum Anliegen gelangen. Eine Stauchung der Dichtlamellen wird damit vermieden.

[0015] Der vorgenannte Effekt lässt sich weiter verbessern, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung die Dichtlamellen zu ihrem freien Ende hin gewölbt sind.

[0016] Besonders bevorzugt ist diejenige Ausgestaltung, bei dem das Dichtelement als Wabenkonstruktion ausgestaltet ist. Vorzugsweise sind die Dichtlamellen dann vorzugsweise integrale Teile des Dichtelements, so dass diese in Umfangsrichtung betrachtet über den Seitenrand der Wand drüber hinausstehen. Alternativ könnte das Dichtelement auch als auf der ersten Seitenfläche aufgebrachtes abtragbares Beschichtungssystem mit ein oder mehreren Schichten ausgestaltet sein.

[0017] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die Dichtlamellen mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt und mit dem Dichtelement verbunden. Auch das Dichtelement selber könnte mittels des gleichen additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sein, was die Kosten und die Herstellungszeit reduzieren würde.

[0018] Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise wie diese erreicht werden, werden verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Hierbei sind die Figuren lediglich schematisch dargestellt, wodurch insbesondere keine Einschränkung der Ausführbarkeit der Erfindung die Folge ist.

[0019] Weiter ist darauf hinzuweisen, dass alle nachfolgenden technischen Merkmale, welche mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, gleiche technische Wirkungen aufweisen.

[0020] Es zeigen:

Figur 1

ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßes Dichtsegments in einer schematischen Darstellung, wobei für die Erfindung unwesentliche Merkmale nicht dargestellt sind,

Figur 2

einen Ausschnitt einer Anordnung zur Begrenzung eines Strömungspfades einer Turbine, während des Zusammenbaus,

Figur 3

einen Ausschnitt aus einer Anordnung mit zwei in ihrer Betriebsposition befindlichen Dichtsegmenten und

Figur 4

ein zweites Ausführungsbeispiel analog zu Figur 2, mit Dichtlamellen an zwei Seitenwandabschnitten je Dichtsegment.

[0021] Figur 1 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßes Dichtsegments 10, welches in einer Turbine mit weiteren davon an einen Turbinenleitschaufelträger zusammensetzbar sind, um einen Spalt zwischen ihnen und den Laufschaufeln (nicht dargestellt) der besagten Turbine weitest möglich abzudichten. Das Dichtsegment kann ebenso zu einem Ring zusammensetzt werden, der als Dichtungsbestandteil einer vorzugsweisen labyrinthartigen Stator-Rotor-Dichtung Verwendung findet.

[0022] Das Dichtsegment 10 ist von seiner Gestalt her im Wesentlichen plattenförmig sowie rechteckig und umfasst eine dementsprechende Wand 12, deren ersten Seitenfläche 14 im verbauten Zustand den Schaufelspitzen von Laufschaufeln (nicht dargestellt) bzw. dem Rotor zugewandt ist. Bei den Laufschaufeln kann es sich sowohl um freistehende, d.h. deckbandlose Laufschaufeln handeln als auch um Deckband-Laufschaufeln. Die Wand 12 weist eine der ersten Seitenfläche gegenüberliegende zweite Seitenfläche 15 auf. Diese ist im verbauten Zustand dem (nicht dargestellten) Turbinenleitschaufelträger zugewandt. Zur Befestigung des Dichtsegments 10 am Turbinenleitschaufelträger sind Nuten 17 vorgesehen. Anstelle dessen könnten auch Haken an der zweiten Seitenfläche 15 vorgesehen sein.

[0023] Die Seitenfläche 14 wird von einer geschlossenen umlaufenden Kante 16 umgriffen. Aufgrund der Rechteckform der Wand 12 stoßen an die Kante 16 vier Seitenwandabschnitte 16a - 16d mit der Seitenfläche 14 zusammen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei Seitenwandabschnitte 16a und 16c sowie 16b und 16d parallel zueinander, wobei das Paar der Seitenwandabschnitte 16b, 16d, wenn das Dichtsegment 10 in einer Turbine verbaut ist, parallel zur Durchströmungsrichtung des Arbeitsmediums der Turbine bzw. zur Leckageströmung angeordnet ist. Die Seitenwandabschnitte 16b, 16d könnten auch unter Bildung eines Winkels ungleich 90° zur Durchströmungsrichtung des Arbeitsmediums geneigt sein. Unter der Durchströmungsrichtung wird im Wesentlichen die Axialrichtung A der Turbine verstanden.

[0024] In den Seitenwänden 16b, 16d sind jeweils Nuten 31 vorgesehen, von denen aufgrund der perspektivischen Darstellung lediglich eine sichtbar ist. Bei zu einem Ring zusammengesetzen Dichtsegmenten 10 liegen diese Nuten 31 einander gegenüber, so dass darin konventionelle plattenförmige Dichtungen (nicht dargestellt) sitzen. Die zwischen den (Dicht-)Seitenwänden benachbarter Dichtsegmente 10 vorhandenen Stoßfugen 24 können dadurch gegen eine Leckage in den rückwärtigen, d.h. radial äußeren Bereich der Turbine abgedichtet werden. Mit anderen Worten: Die Durchströmung der Stoßfuge 24 von innen, d.h. vom Strömungskanal her nach außen d.h. zum Turbinenleitschaufelträger hin, wird damit weitestgehend unterdrückt.

[0025] An der ersten Seitenfläche 14 der Wand 12 ist ein Dichtelement 18 angeordnet, welches gemäß diesem Ausführungsbespiel als Wabenkonstruktion 19 (Fig. 2) ausgestaltet ist. Das Dichtelement 18 umfasst in analoger Weise zur Wand 12 vier Dichtseitenwandabschnitte 18a - 18d.

[0026] Sowohl die Seitenwandabschnitte 16a, 16c als auch die Dichtseitenwandabschnitte 18a, 18c liegen somit in Bezug auf die Durchströmungsrichtung hintereinander, so dass beispielsweise der Seitenwandabschnitt 16a und der Dichtseitenwandabschnitt 18a stromauf des Seitenwandabschnitts 16c und des Dichtseitenwandabschnitts 18c angeordnet sind.

[0027] An zumindest einer derjenigen Seitenwandabschnitte und/oder an zumindest einer derjenigen Dichtseitenwandabschnitte 18b, die bei in einer Turbine zu einem Ring montierten Dichtsegment zu benachbarten Dichtsegmenten des betreffenden Rings weisen, ist eine Anzahl von Dichtlamellen 20 zur Reduzierung einer Strömung längs des betreffenden Seitenwandabschnitts 16b bzw. Dichtseitenwandabschnitts 18b vorgesehen. Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Lamellen vorgesehen. Eine größere Anzahl, wie in Fig. 2 beispielhaft gezeigt, ist ebenso vorteilhaft.

[0028] Die betreffenden Dichtlamellen 20 stehen von ebenen Flächen der Dichtseitenwandabschnitte 18b bzw. Seitenwandabschnitte 16b unter einem Winkel α ab, der kleiner als 90° sein kann. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel kann der Winkel α 60° betragen. Von ihrem ersten Ende 20a erstrecken sie sich in blattfederartiger Weise gekrümmt bis zu ihrem freien Ende 20b.

[0029] Wenn beispielsweise das Dichtelement als Wabenkonstruktion ausgestaltet ist, können die Lamellen Teil der Wabenkonstruktion sein und - in Umfangsrichtung betrachtet - über den Seitenwandabschnitt 16b hinaus überstehen.

[0030] Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung die Draufsicht auf zwei Dichtsegmente 10a, 10b ausgestaltet gemäß Figur 1, während der Montage zu einer Anordnung 22. Die Wabenkonstruktion 19 ist lediglich schematisch dargestellt. Die beiden unmittelbar benachbarten Dichtsegmente 10a, 10b werden während der Montage gemäß einem der Pfeile M so aufeinander hinzu bewegt, dass die an dem ersten Dichtsegment einseitig befestigten Dichtlamellen 20, in Figur 2 als Dichtsegment 10a zu erkennen, an dem Seitenwandabschnitt 18d des benachbarten Dichtsegments, in Figur 2 als Dichtsegment 10b bezeichnet, zum Anliegen gelangen. In der Betriebsposition, dargestellt in Figur 3, sind die Dichtlamellen 20 elastisch verbogen und liegen dann vorgespannt an dem Seitenwandabschnitt 18d des benachbarten Dichtsegments 10b an.

[0031] Damit wird eine Längs-Durchströmung der besagten Stoßfuge 24 mit Arbeitsmedium bzw. mit der Leckageströmung in Axialrichtung von stromauf nach stromab weitestgehend vermieden.

[0032] Figur 3 zeigt die beiden Dichtsegmente 10a, 10b in ihrer Betriebsposition, bei der die Dichtlamellen 20 des ersten Dichtsegments 10a aufgrund des geringen Abstandes zwischen den beiden Dichtsegmenten 10a, 10b vorgespannt an der Kontaktfläche des zweiten Dichtsegments 10b (Dichtseitenwandabschnitt 18d) anliegt.

[0033] Der Pfeil R gibt die Rotationsrichtung der Laufschaufeln in Bezug auf die Dichtsegmente 10 an. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Rotationsrichtung, soweit möglich, vom befestigten Ende 20a der Dichtlamellen 20 zu ihrem freien Ende 20b gerichtet ist.

[0034] Alternativ und so wie es Figur 4 zeigt, ist es möglich, dass die längs der Stoßfuge 24 aufeinander folgenden Dichtlamellen 20 an den beteiligten Ringsegmenten 10a, 10b abwechselnd befestigt sind. In diesem Fall ist nicht nur an einem Seitenwandabschnitt (vgl. Fig. 2, 18b), sondern an zwei Seitenwandabschnitten 18b und 18d Dichtlamellen 20 angeordnet.

[0035] Insgesamt betrifft die Erfindung somit ein Dichtsegment 10 für eine Turbine sowie eine Anordnung zur Abdichtung der Spalte zwischen Dichtsegmenten 10 und Laufschaufel einer Turbine, wobei die Dichtsegmente eine plattförmige Wand 12 umfassen, deren erste Seitenfläche 14, welche im verbauten Zustand der Dichtsegmente den Schaufelspitzen von Laufschaufeln zugewandt ist von einer geschlossen umlaufenden Kante 16 umgriffen und in vier Seitenwandabschnitte 16a - 16d unterteilbar ist und an der Seitenfläche 14 ein vollflächig angeordnetes Dichtelement 18 umfasst. Um eine zwischen unmittelbar benachbarten Dichtsegmenten 10 gegebenenfalls auftretende lokale Strömung weiter zu minimieren bzw. gar zu unterbinden, wird vorgeschlagen, dass an zumindest einer derjenigen Seitenwandabschnitten 16 und/oder an zumindest einer derjenigen Dichtseitenwandabschnitten (18) die in einer Turbine zu einem Ring monierten Dichtsegmenten - zu benachbarten Dichtsegmenten des betreffenden Rings weisen, eine Anzahl von Dichtlamellen 20 zur Reduzierung einer Strömung längst des betreffenden Seitenwandabschnitts vorgesehen ist.

Ansprüche

1. Dichtsegment (10) für eine Turbine, um mit weiteren davon in einer Turbine zur Abdichtung eines Spalts zwischen ihnen und Laufschaufeln einer Turbine oder zu einem Dichtungsbestandteil einer Stator-Rotor-Dichtung zusammensetzbar zu sein,
mit einer plattenförmigen Wand (12), die umfasst:

- eine erste Seitenfläche, die im verbauten Zustand des Dichtsegments (10) den Schaufelspitzen von Laufschaufeln bzw. dem anderen Dichtungsbestandteil zugewandt ist und

- eine Kante, die geschlossen umlaufend die erste Seitenfläche umgreift und an der mehrere Seitenwandabschnitte (16) mit der ersten Seitenfläche (14) zusammenstoßen und

mit einem Dichtelement (18), welches an der ersten Seitenfläche vollflächig angeordnet ist und welches in analoger Weise zur Wand (12) in Dichtseitenwandabschnitte (18) umfasst, dadurch gekennzeichnet,
dass an zumindest einer derjenigen Seitenwandabschnitte (16) und/oder an zumindest einer derjenigen Dichtseitenwandabschnitte (18), die - bei in einer Turbine zu einem Ring montierten Dichtsegmenten (10) - zu benachbarten Dichtsegmenten (10) des betreffenden Rings weisen, eine Anzahl von Dichtlamellen (20) zur Reduzierung einer Strömung längs des betreffenden Seitenwandabschnitts (18) in Axialrichtung von stromauf nach stromab vorgesehen ist.

2. Dichtsegment (10) nach Anspruch 1,
die dem die betreffenden Dichtlamellen (20) sich quer zur Strömungsrichtung eines in der Turbine strömenden Arbeitsmediums bzw. Leckageströmung und insbesondere, bezogen auf ihre Einbaulage in einer Turbine, sich in Umfangsrichtung (R) und in Radialrichtung erstrecken.

3. Dichtsegment (10) nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem die betreffenden Dichtlamellen (20) in einem Winkel von kleiner 90° von den Seitenwandabschnitten (16) bzw. Dichtseitenwandabschnitten (18) abstehen.

4. Dichtsegment (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3,
bei dem die Dichtlamellen (20) zum ihren freien Ende (20b) hin gewölbt sind.

5. Dichtsegment (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei dem das Dichtelement (18) als Wabenkonstruktion ausgestaltet ist.

6. Dichtsegment (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
bei dem die Dichtlamellen (20) Teile der Wabenkonstruktion sind.

7. Dichtsegment (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei dem das Dichtelement (18) als abtragbares Beschichtungssystem mit ein oder mehreren Schichten ausgestaltet ist.

8. Dichtsegment (10), nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
bei dem zumindest die Dichtlamellen (20) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sind.

9. Anordnung (22) zur Abdichtung der Spalte zwischen Dichtsegmenten und Laufschaufeln einer Turbine,
bei der eine Vielzahl von Dichtsegmenten (10) gemäß einer der Ansprüche 1 bis 8 einen segmentierten Ring bildend derart angeordnet sind, dass die Dichtlamellen (20) eines ersten Dichtsegments (10) an einem davon gegenüberliegenden Seitenwandabschnitt bzw. Dichtseitenwandabschnitt eines zum ersten Dichtsegment (10) unmittelbar benachbarten weiteren Dichtsegments (10) vorgespannt anliegen und eine Längs-Durchströmung der sich zwischen den benachbart angeordneten ersten und zweiten Dichtsegmenten (10) ausbildenden Stoßfuge (24) in einer Axialrichtung von stromauf nach stromab weitestgehend vermeidbar ist.

10. Stator-Rotor-Dichtung,
bei der eine Vielzahl von Dichtsegmenten (10) gemäß einer der Ansprüche 1 bis 8 einen segmentierten Ring bildend derart angeordnet sind, dass die Dichtlamellen (20) eines ersten Dichtsegments (10) an einem davon gegenüberliegenden Seitenwandabschnitt bzw. Dichtseitenwandabschnitt eines zum ersten Dichtsegment (10) unmittelbar benachbarten weiteren Dichtsegments (10) vorgespannt anliegen und eine Längs-Durchströmung der sich zwischen den benachbart angeordneten ersten und zweiten Dichtsegmenten (10) ausbildenden Stoßfuge (24) in einer Axialrichtung von stromauf nach stromab weitestgehend vermeidbar ist.

Claims

1. Sealing segment (10) for a turbine, for being able to be assembled with further such segments in a turbine for the purpose of sealing off a gap between the segments and rotor blades of a turbine or to form a seal constituent part of a stator-rotor seal,
having a plate-like wall (12) which comprises:

- a first side surface which, in the installed state of the sealing segment (10), faces the blade tips of rotor blades or the other seal constituent part, and

- an edge which surrounds the first side surface in a closed, peripheral manner and on which multiple side wall sections (16) abut the first side surface (14), and having a sealing element (18) which is arranged on the first side surface over the full surface area thereof and which, analogously to the wall (12), comprises sealing side wall sections (18),

characterized
in that there are provided on at least one of those side wall sections (16), and/or on at least one of those sealing side wall sections (18), which - in the case of sealing segments (10) assembled to form a ring in a turbine - face adjacent sealing segments (10) of the respective ring, a number of sealing lamellae (20) for reducing flow along the respective side wall section (18) in the axial direction from upstream to downstream.

2. Sealing segment (10) according to Claim 1,
in which the respective sealing lamellae (20) extend transversely with respect to the flow direction of a working medium flowing in the turbine, or to a leakage flow, and in particular, relative to their installation position in a turbine, in the circumferential direction (R) and in the radial direction.

3. Sealing segment (10) according to Claim 1 or 2,
in which the respective sealing lamellae (20) project at an angle of less than 90° from the side wall sections (16) or sealing side wall sections (18).

4. Sealing segment (10) according to Claim 1, 2 or 3,
in which the sealing lamellae (20) are curved toward their free end (20b).

5. Sealing segment (10) according to one of Claims 1 to 4,
in which the sealing element (18) is designed in the form of a honeycomb structure.

6. Sealing segment (10) according to one of Claims 1 to 5,
in which the sealing lamellae (20) are parts of the honeycomb structure.

7. Sealing segment (10) according to one of Claims 1 to 4,
in which the sealing element (18) is designed in the form of a strippable coating system having one or more layers.

8. Sealing segment (10) according to one of Claims 1 to 7,
in which at least the sealing lamellae (20) are produced by means of an additive manufacturing method.

9. Arrangement (22) for sealing off the gaps between sealing segments and rotor blades of a turbine,
in which a multiplicity of sealing segments (10) according to one of Claims 1 to 8 are arranged, so as to form a segmented ring, such that the sealing lamellae (20) of a first sealing segment (10) bear against an opposite side wall section or sealing side wall section of a further sealing segment (10), which is directly adjacent to the first sealing segment (10), in a pre-stressed manner and a longitudinal flow through the abutting joint (24), which joint forms between the adjacently arranged first and second sealing segments (10), in an axial direction from upstream to downstream is able to be avoided to the greatest extent.

10. Stator-rotor seal,
in which a multiplicity of sealing segments (10) according to one of Claims 1 to 8 are arranged, so as to form a segmented ring, such that the sealing lamellae (20) of a first sealing segment (10) bear against an opposite side wall section or sealing side wall section of a further sealing segment (10), which is directly adjacent to the first sealing segment (10), in a pre-stressed manner and a longitudinal flow through the abutting joint (24), which joint forms between the adjacently arranged first and second sealing segments (10), in an axial direction from upstream to downstream is able to be avoided to the greatest extent.

Revendications

1. Segment (10) d'étanchéité d'une turbine pour pouvoir être assemblé avec d'autres segments dans une turbine pour rendre étanche un intervalle entre eux et des aubes mobiles d'une turbine ou en une partie constitutive d'une étanchéité stator-rotor,
ayant une paroi (12) en forme de plaque, qui comprend :

- une première surface latérale, qui, à l'état monté du segment (10) d'étanchéité, est tournée vers les pointes d'aubes mobiles ou l'autre partie constitutive de l'étanchéité et

- un bord, qui entoure de manière fermée la première surface latérale et sur lequel plusieurs parties (16) de paroi latérale rencontrent la première surface (14) latérale et ayant un élément (18) d'étanchéité, qui est disposé tout en surface sur la première surface latérale, et qui comprend, d'une manière analogue à la paroi (12), des parties (18) de paroi latérale d'étanchéité,

caractérisé
en ce que, sur au moins l'une des parties (16) de paroi latérale et/ou sur au moins l'une des parties (18) de paroi latérale d'étanchéité, qui - alors que des segments (10) d'étanchéité sont montés en un anneau dans une turbine - sont tournées vers des segments (10) d'étanchéité voisins de l'anneau concerné, il est prévu, dans la direction axiale, de l'amont vers l'aval, un certain nombre de lamelles (20) d'étanchéité pour réduire un écoulement le long de la partie (18) de paroi latérale concernée.

2. Segment (10) d'étanchéité suivant la revendication 1, dans lequel les lamelles (20) d'étanchéité concernées s'étendent dans la direction (20) du pourtour et dans la direction radiale, transversalement à la direction d'écoulement d'un fluide de travail s'écoulant dans la turbine ou d'un écoulement de fuite, et notamment, rapporté à leur position de montage dans une turbine.

3. Segment (10) d'étanchéité suivant la revendication 1 ou 2,
dans lequel les lamelles (20) d'étanchéité concernées s'écartent suivant un angle plus petit que 90° des parties (16) de paroi latérale ou des parties (18) des parois latérales d'étanchéité.

4. Segment (10) d'étanchéité suivant la revendication 1, 2 ou 3,
dans lequel les lamelles (20) d'étanchéité sont cintrées vers leur extrémité (20b) libre.

5. Segment (10) d'étanchéité suivant la revendication 1 à 4, dans lequel l'élément (18) d'étanchéité est conformé en construction en nid d'abeille.

6. Segment (10) d'étanchéité suivant l'une des revendications 1 à 5,
dans lequel les lamelles (20) d'étanchéité sont des parties de la construction en nid d'abeille.

7. Segment (10) d'étanchéité suivant l'une des revendications 1 à 4,
dans lequel l'élément (18) d'étanchéité est conformé en système de revêtement pouvant être enlevé, ayant une couche ou plusieurs couches.

8. Segment (10) d'étanchéité suivant l'une des revendications 1 à 7,
dans lequel au moins les lamelles (20) d'étanchéité sont fabriquées au moyen d'un procédé de fabrication additif.

9. Agencement (22) pour rendre étanche l'intervalle entre des segments d'étanchéité et des aubes mobiles d'une turbine, dans lequel une pluralité de segments (10) d'étanchéité, suivant l'une des revendications 1 à 8, sont disposés en formant un anneau segmenté, de manière à ce que les lamelles (20) d'étanchéité d'un premier segment (12) d'étanchéité s'appliquent, en étant précontraintes, à une partie de paroi latérale ou une partie de paroi latérale d'étanchéité, qui leur est opposée, d'un autre segment (10) d'étanchéité directement voisin du premier segment (10) d'étanchéité, et de manière à pouvoir empêcher dans une grande mesure, dans une direction axiale de l'amont vers l'aval, une traversée longitudinale du joint (24), constitué entre les premier et deuxième segments (10) d'étanchéité montés de manière voisins.

10. Etanchéité stator-rotor,
dans laquelle une pluralité de segments (10) d'étanchéité, suivant l'une des revendications 1 à 8, sont disposés en formant un anneau segmenté, de manière à ce que les lamelles (20) d'étanchéité d'un premier segment (12) d'étanchéité s'appliquent, en étant précontraintes, à une partie de paroi latérale ou une partie de paroi latérale d'étanchéité, qui leur est opposée, d'un autre segment (10) d'étanchéité directement voisin du premier segment (10) d'étanchéité, et de manière à pouvoir empêcher dans une grande mesure, dans une direction axiale de l'amont vers l'aval, une traversée longitudinale du joint (24), constitué entre les premier et deuxième segments (10) d'étanchéité montés de manière voisins.

Zeichnung