[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.
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.
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.
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.