CH708795A2

CH708795A2 - Segment für ein ringförmiges Rotationsmaschinen-Leitradbauteil.

Info

Publication number: CH708795A2
Application number: CH01611/14A
Authority: CH
Inventors: Aaron Ezekiel Smith; David Wayne Weber
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2015-04-30
Also published as: CN104564185A; CN104564185B; US9518478B2; DE102014115264A1; JP2015086872A; US20150118033A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Segment für ein ringförmiges Rotationsmaschinen-Leitradbauteil, umfassend: einen Segmentkörper (50) mit einer Endseitenfläche (54), die mit einem in Umfangsrichtung weisenden Dichtungsschlitz (60) zum Aufnehmen einer Dichtung (66) ausgebildet ist, die sich zwischen dem Segmentkörper (50) und einem entsprechenden Dichtungsschlitz (62) in einem benachbarten Segmentkörper (56) erstreckt, einen in dem genannten Segmentkörper (50) in der Nähe zu dem genannten Dichtungsschlitz (60) vorgesehenen Kanal (70), der mit Kühlluft gespeist wird, und einen Durchgang (76), der sich von dem genannten Kanal (70) in den Dichtungsschlitz (60) erstreckt.

Description

Beschreibung

[0001 ] Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Kühlen von Turbinenmaschinenbauteilen und spezieller kühlende Leitraddeckbänder oder andere Leitradbauteile mit einer ähnlichen Geometrie sowie zugeordnete Dichtungen im Heissgasweg einer Gasturbine, stromabwärts der Turbinenbrennkammer(n).

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0002] Im Allgemeinen verbrennen Gasturbinen ein Gemisch aus verdichteter Luft und Brennstoff zum Erzeugen von heissen Verbrennungsgasen. Die Verbrennungsgase können durch einen oder mehrere Turbinenabschnitte strömen, um Leistung zum Antreiben von z.B. einem elektrischen Generator und/oder einem Verdichter zu erzeugen. Innerhalb der Gasturbinenabschnitte strömen die Verbrennungsgase gewöhnlich durch eine oder mehrere Stufen von Leitschaufein und Rotorschaufeln (oder Laufschaufeln). Die Turbinenleitschaufein können sich in Umfangsrichtung erstreckende Kränze stehender Leitschaufeln beinhalten, welche die Verbrennungsgase zu den am Turbinenrotor angebrachten rotierenden Rotorschaufeln oder Laufschaufeln lenken. Beim Vorbeiströmen der Verbrennungsgase an den Laufschaufeln treiben die Verbrennungsgase die Laufschaufeln an und drehen den Rotor, der wiederum den Generator oder ein anderes Gerät antreibt. Die heissen Verbrennungsgase werden mithilfe von Dichtungen zwischen in Umfangsrichtung benachbarten bogenförmigen Segmenten fest eingebauter Deckbänder, die die Leitradschaufeln und/oder Laufschaufeln umgeben, zwischen den Plattformen von in Umfangsrichtung benachbarten rotierenden Laufschaufeln oder Laufschaufelsegmenten an einem Laufrad und Dichtungen zwischen axial benachbarten Leit- und Laufschaufeldeckbändern derselben oder nachfolgender Turbinenstufen eingeschlossen.

[0003] Die Dichtungen sind dafür ausgelegt, das Einsaugen von Verdichterabluft- oder -entnahmeströmen mit höherem Druck in den Heissgasweg mit niedrigerem Druck zu verhindern oder minimal zu halten. Trotzdem sind Undichtheiten an den Dichtungen unvermeidbar und führen zu einer verringerten Verdichterleistung, die zu einer Verringerung der Effizienz der Turbine insgesamt beiträgt.

[0004] Gleichzeitig müssen die Bauteile im Heissgasweg, einschliesslich der Deckbandsegmente und Dichtungen, gekühlt werden, um den äusserst hohen Verbrennungsgastemperaturen standzuhalten. Konventionelle Kühlungssysteme beinhalten gewöhnlich eine gewisse Kombination von inneren Kühlungsmerkmalen und zugeordneter Kühlungstechnik (z.B. Prall-, Serpentinen-, Stiftrippenreihen-, Wandnähekühlung), wobei die Kühlluft schliesslich durch Filmkühlungslöcher abgelassen wird, die eine zusätzliche Kühlung der Oberfläche des Bauteils ermöglichen. In einigen Fällen ist es aber nicht erwünscht, den inneren Kühlungsstrom auf diese Weise ganz oder teilweise abzulassen.

[0005] Zwar wurden zum Kühlen der Deckbänder und Dichtungen zwischen benachbarten Deckband- und anderen ähnlichen Leitradbauteilsegmenten verschiedene Verfahren angewendet, es ist aber immer noch erwünscht, eine verbesserte Kühlung für die Deckbänder und Dichtungen bereitzustellen und die erwärmte oder verbrauchte Kühlluft für wenigstens einen weiteren Zweck zu nutzen, z.B. zum Spülen des Segmentspalts, d.h. Verdünnen der heissen Verbrennungsgase unterhalb (d.h. radial einwärts) der Dichtung, wodurch die Dichtung gekühlt wird und gleichzeitig auch das Entweichen von Verdichterentnahmeströmen in den Heissgasweg verhindert oder minimal gehalten wird.

KURZ BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0006] In einer beispielhaften aber nicht beschränkenden Ausführungsform ist ein Segment für ein ringförmiges Rotationsmaschinen-Leitradbauteil vorgesehen, das einen Segmentkörper mit einer Endseitenfläche, die mit einem in Umfangsrichtung weisenden Dichtungsschlitz zum Aufnehmen einer Dichtung ausgebildet ist, die sich zwischen dem Segmentkörper und einem entsprechenden Dichtungsschlitz in einem benachbarten Segmentkörper erstreckt, einen in dem Segmentkörper in der Nähe zu dem Dichtungsschlitz vorgesehenen Kanal, der mit Kühlluft gespeist wird, und einen Durchgang, der sich von dem Kanal in den Dichtungsschlitz erstreckt, aufweist.

[0007] Der Kanal des Segments kann mit einem Kühllufteinlassdurchgang, der zum Zuführen von Kühlluft von einer Kühlluftquelle ausführt ist, kommunizieren.

[0008] Der Durchgang eines oben erwähnten Segments kann auf einer radial inneren Oberfläche des genannten Dichtungsschlitzes münden.

[0009] Der Kanal eines oben erwähnten Segments kann einen Mikrokanal mit einer Breiten- und/oder Tiefenabmessung zwischen etwa 50 Mikrometer und etwa 4 mm umfassen.

[0010] Der Mikrokanal eines oben erwähnten Segments kann eine Querschnittsform haben, die aus rund, halbrund, quadratisch, rechteckig, dreieckig oder rhombenförmig ausgewählt ist.

[0011 ] Der Durchgang eines oben genannten Durchgangs kann an einer radial inneren Oberfläche des genannten Dichtungsschlitzes münden.

[0012] Der Segmentkörper eines oben erwähnten Segments kann eine bogenförmige Form haben.

[0013] Eine dem Heissgas zugekehrte Seite des genannten Mikrokanals eines oben erwähnten Segments kann durch eine Beschichtung verschlossen sein.

2 [0014] Die Beschichtung eines oben erwähnten Segments kann eine Wärmedämmschicht umfassen.

[0015] In einem weiteren beispielhaften Aspekt ist ein ringförmiges Turbinenbauteil vorgesehen, das Folgendes aufweist: mehrere bogenförmige Segmente, die zum Bilden eines vollständigen Rings mit kreisförmigem Querschnitt angeordnet sind, wobei jedes Segment mit Dichtungsschlitzen versehene Endseitenflächen hat, eine zwischen Dichtungsschlitzen benachbarter Segmente verlaufende Dichtung, die radial ausgerichtete Spalten zwischen den Segmenten abdichtet, einen in jedem Segment in der Nähe von wenigstens einem der genannten Dichtungsschlitze vorgesehenen und zur Speisung mit Kühlluft ausgeführten Kanal und einen Durchgang, der sich von dem genannten Kanal erstreckt und an einer radial äusseren Hochdruckseite der Dichtung in den genannten wenigstens einen Dichtungsschlitz mündet.

[0016] Die genannten mehreren bogenförmigen Segmente des ringförmigen Turbinenbauteils können sich zu einem ringförmigen Turbinenleitrad-Leitschaufeldeckband vereinigen lassen.

[0017] Die mehreren bogenförmigen Segmente eines oben erwähnten ringförmigen Turbinenbauteils können sich zu einem ringförmigen Turbinenleitrad-Laufschaufeldeckband vereinigen lassen.

[0018] Der Kanal eines oben erwähnten ringförmigen Turbinenbauteils kann einen Mikrokanal mit einer Breiten-und/oder Tiefenabmessung zwischen etwa 50 Mikrometer und etwa 4 mm umfassen.

[0019] Der Mikrokanal eines oben erwähnten ringförmigen Turbinenbauteils kann eine Querschnittform haben, die aus rund, halbrund, quadratisch, rechteckig, dreieckig oder rhombenförmig ausgewählt ist.

[0020] Eine radial innere Seite des genannten Mikrokanals eines oben erwähnten ringförmigen Turbinenbauteils kann durch eine Beschichtung verschlossen sein.

[0021 ] In noch einem weiteren Aspekt ist ein Gasturbinenleitrad vorgesehen, das Folgendes aufweist: erste und zweite axial benachbarte, ringförmige Deckbänder mit einander gegenüberliegenden Endseitenflächen, die mit jeweiligen Dichtungsschlitze versehen sind, wobei zwischen den einander gegenüberliegenden Endseitenflächen ein sich in Umfangsrichtung erstreckender, axial verlaufender Spalt ausgebildet ist, eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Dichtung, die in den jeweiligen Dichtungsschlitzen sitzt, um dadurch den axial verlaufenden Spalt abzudichten, wobei die Dichtung im Gebrauch Bereiche relativ höheren und relativ niedrigeren Drucks an einer radial äusseren und einer radial inneren Seite davon trennt, wobei die genannte radial innere Seite einem Heissgasweg ausgesetzt ist, und einen oder mehrere in jedem der ersten und zweiten axial benachbarten ringförmigen Deckbänder vorgesehene(n) Kühlkanal- bzw. -kanäle, ausgeführt, um mit Kühlluft gespeist zu werden, wobei der eine oder die-mehreren Kühlkanal bzw. -kanäle zum Einführen von Kühlluft in eine(n) jeweilige(n) der Dichtungsschlitze oder axial verlaufenden Spalten in dem Bereich relativ niedrigeren Drucks auf der radial inneren Seite der genannten Dichtung angeordnet ist bzw. sind.

[0022] Der Durchgang des Gasturbinenleitradbauteils kann an einer Stelle, die näher an der Dichtung als am Heissgasweg ist, auf einer der genannten Endseitenflächen münden.

[0023] Die dem Heissgas zugekehrte Seite des genannten Kanals eines oben erwähnten Gasturbinenleitradbauteils kann durch eine Beschichtung verschlossen sein.

[0024] Das erste ringförmige Deckband eines oben erwähnen Gasturbinenleitradbauteils kann ein Leitschaufeldeckband umfassen.

[0025] Das zweite ringförmige Deckband eines oben erwähnten Gasturbinenleitradbauteils kann ein Laufschaufeldeckband umfassen.

[0026] Im Folgenden wird die Erfindung nun in Verbindung mit den unten benannten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0027] Fig. 1 ist eine teilweise Schnittansicht einer Gasturbinenmaschine entlang einer Drehachse der Maschine,

[0028] Fig. 2 ist ein vergrössertes Detail des eingekreisten Bereichs in Fig. 1 , der von dem Bezugszeichen 36 angedeutet wird,

[0029] Fig. 3 ist ein teilweiser Aufriss eines Gasturbinendeckbandsegments gemäss einer beispielhaften aber nicht beschränkenden Ausführungsform und

[0030] Fig. 4 ist ein teilweiser Aufriss eines Gasturbinendeckbandsegments gemäss einer zweiten beispielhaften aber nicht beschränkenden Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0031 ] Fig. 1 ist eine Querschnittseitenansicht einer konventionellen Gasturbinenmaschine 10 entlang einer Längsachse 12, d.h. der Drehachse des Turbinenlaufrads. Mit Bezug auf das vergrösserte Detail in Fig. 2 ist auch erkennbar, dass Luft durch den Luftansaugabschnitt 14 eines Verdichters 16 in die Gasturbinenmaschine 10 eintritt. Die aus dem Verdichter 16 austretende verdichtete Luft wird zu den Brennkammern 18 (eine gezeigt) geleitet, um sich mit Brennstoff zu vermischen, der verbrennt und heisse Verbrennungsgase erzeugt. Im Turbinenbrennkammerabschnitt 20 können mehrere Brennkam-

3 mern 18 ringförmig angeordnet sein und jede Brennkammer 18 kann ein Übergangsstück 22 beinhalten, das die heissen Verbrennungsgase von der Brennkammer 18 zum Gasturbinenabschnitt 24 leitet. Das heisst, jedes Übergangsstück 22 definiert einen Heissgasweg von seiner jeweiligen Brennkammer 18 zum Turbinenabschnitt 24.

[0032] Der veranschaulichte beispielhafte Gasturbinenabschnitt 24 beinhaltet drei separate Stufen 26. Jede Stufe 26 beinhaltet einen Satz oder eine Reihe von Laufschaufeln 28, die mit einem jeweiligen Laufrad 30 gekoppelt sind, das drehbar an dem/der Turbinenrotor oder -welle, dargestellt durch die Drehachse 12, angebracht ist. Zwischen den Rädern 30 befindet sich jeweils ein Satz Eintrittsleitschaufeln 40 mit einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden Reihe von feststehenden Leitschaufeln oder Leitradschaufeln 42. Die Leitschaufeln 42 sind zwischen segmentierten, inneren und äusseren Leitraddeckbändern oder -seitenwänden 44, 46 gelagert, wobei jedes Segment eine oder mehrere Leitschaufeln beinhaltet, während die Laufschaufeln 28 von fest eingebauten Leitraddeckbandsegmenten 48 umgeben sind. Die Leitund Laufschaufeldeckbänder dienen zum Einschliessen der heissen Verbrennungsgase und ermöglichen das effiziente Anwenden einer Bewegungskraft auf die Laufschaufein 28. Die heissen Verbrennungsgase verlassen den Gasturbinenabschnitt 24 durch den Abgastrakt 34.

[0033] Anwendungen für die vorliegende Erfindung beziehen sich auf Dichtungen, die sich über radial ausgerichtete Spalten zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Leitschaufel- und/oder Laufschaufeldeckbandsegmenten, zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Laufschaufein und zwischen axial benachbarten (Leit- und Laufschaufel-) Deckbändern in derselben oder benachbarten Stufe erstrecken.

[0034] Es versteht sich selbstverständlich, dass der Turbinenabschnitt 24 zwar als dreistufige Turbine veranschaulicht ist, die hierin beschriebenen Kühlungs- und Dichtungsanordnungen aber in Turbinen mit jeder beliebigen Zahl von Stufen und Wellen eingesetzt werden können, z.B. einer einstufigen Turbine, einer Doppelturbine, die einen Niederdruckturbinenabschnitt und einen Hochdruckturbinenabschnitt beinhaltet, oder einen mehrstufigen Turbinenabschnitt mit drei oder mehr Stufen. Des Weiteren können die hierin beschriebenen Kühlungs- und Dichtungsanordnungen in Gasturbinen, Dampfturbinen, Wasserkraftturbinen usw. genutzt werden.

[0035] Gewöhnlich kann Abluft aus dem Verdichter 16 (auch als Verdichterentnahmefluss) (Fig. 1 ), die als Kühlfluid wirken kann, durch die feststehenden Leitschaufeln 42, die inneren und äusseren Bandsegmente 44 und 46 und/oder die Deckbandsegmente 48 geleitet werden, um für die erforderliche Kühlung dieser Bauteile zu sorgen.

[0036] In der hierin beschriebenen beispielhaften aber nicht beschränkenden Ausführungsform wird die Abluft aus dem Verdichter 16 auch als Kühlfluid verwendet, um den Wärmeenergiestau an der heissen Seite der den Laufschaufein 28 zugekehrten Deckbandsegmente 48 zu mildern oder zu beschränken.

[0037] In einigen Ausführungsformen können zusätzlich zu oder anstelle von Verdichterabluft andere Kühlfluide wie Dampf, rückgeführtes Abgas oder Brennstoff verwendet werden.

[0038] Fig. 3 und Fig. 4 sind teilweise Aufrisse eines Leitraddeckbandsegments 50 (d.h. ein bogenförmiges Segment des ringförmigen Deckbands 48) gemäss einer ersten beispielhaften aber nicht beschränkenden Ausführungsform. Es versteht sich, dass das Deckbandsegment 50, wie in Fig. 3 gesehen, eine radial innere Oberfläche 52 hat, die einer Reihe von Laufschaufeln 28 an einem Turbinenrad zugekehrt ist oder radial neben ihr liegt, wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wird. Eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Grenzfläche 54 (oder Endseitenfläche) liegt einem benachbarten Deckbandsegment 56 (mit gestrichelten Linien gezeigt) gegenüber, wobei sich dazwischen ein radial verlaufender Spalt 58 befindet. Ein in der Grenzfläche oder Endseitenfläche 54 ausgebildeter Dichtungsschlitz 60 ist auf einen ähnlichen Schlitz 62 in der benachbarten Grenzfläche 64 ausgerichtet, wobei das Paar Schlitze zur Aufnahme einer Dichtung 66 ausgeführt ist, die das Entweichen von Verdichterentnahmeflüssen höheren Drucks radial einwärts in die heissen Verbrennungsgase, die am Heissgasweg 67 (Fig. 4) entlang strömen, blockiert. Es versteht sich, dass eine ähnliche Dichtung/DichtungsschlitzAnordnung auf der gegenüberliegenden Grenzfläche vorgesehen ist, so dass die Dichtungen zwischen benachbarten Schlitzen benachbarter Segmente um das gesamte ringförmige Deckband verlaufen.

[0039] In der veranschaulichten Ausführungsform kann die Oberfläche 52 (oder dem Heissgas zugekehrte Seite) mit einer bekannten Wärmedämmschicht (TBC) 68 beschichtet sein, um der Oberfläche 54, die den heissen Verbrennungsgasen direkt ausgesetzt ist, gewissen Schutz zu gewähren.

[0040] In der Oberfläche 52 ist ein Kanal 70 ausgebildet, der in der beispielhaften Ausführungsform einer axialen Richtung (parallel zum Heissgasweg) verläuft. Der Kanal 70 könnte auch in einer Umfangsrichtung verlaufen und könnte auch eine wellige, Zickzack- oder andere geeignete Form haben. Der Kanal 70, der eine beliebige gewünschte Länge haben kann, wird mittels eines Durchgangs 72, der sich in einem Winkel von einer radial äusseren Oberfläche 74 des Deckbandsegments 50 erstreckt und an einem Ende davon in den Kanal 70 mündet, mit Kühlluft, z.B. Verdichterentnahmeluft, gespeist. Der Durchgang 72 kann daher als Einlassdurchgang betrachtet werden. In einer in Fig. 3 gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist im Deckbandsegment ein Auslassdurchgang 76 ausgebildet, der sich von einem entgegengesetzten Ende des Kanals 70 radial nach aussen und in den Dichtungsschlitz 60 erstreckt. Auf diese Weise absorbiert durch den Kanal 70 strömende Kühlluft Wärme und kühlt so die Oberfläche 52 (und TBC 68) und die erwärmte Kühlluft wird dann zum Dichtungsschlitz 60 abgelassen, wo sie die Unterseite oder Niederdruckseite der Dichtung kühlt, und tritt dann in den Teil des Spalts 58 ein, der radial einwärts der Dichtung 66 liegt, und spült ihn, d.h. die verbrauchte Kühlluft vermischt sich mit dem heissen Gas im Segmentspalt, das die Dichtungs- und Segmentendseitenflächen ansonsten zu heiss machen würde,

4 und verdünnt es. Der Luftstrom in diesen Teil des Spalts radial einwärts der Dichtung 66 blockiert auch das Entweichen von Verdichterluft höheren Drucks in den Heissgasweg. Es versteht sich, dass verschiedene Dichtungskonfigurationen den genauen Fluss der erwärmten Kühlluft bei Erreichen des Dichtungsschlitzes 60 bestimmen. Es versteht sich auch, dass im benachbarten Deckbandsegment 56 eine ähnliche Kühlungsanordnung vorgesehen ist.

[0041 ] In einem in Fig. 5 und Fig. 6 gezeigten weiteren Beispiel beinhaltet das Deckbandsegment 150 eine radial innere Oberfläche 152, eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Grenzfläche 154, die einem benachbarten Deckbandsegment (ähnlich dem Deckbandsegment 56) zugekehrt ist, und einen radial verlaufenden Spalt 158 dazwischen. Der Dichtungsschlitz 160 ist ähnlich Dichtungsschlitz 60 und wirkt mit einem benachbarten Dichtungsschlitz (ähnlich Schlitz 62) zusammen. Die radial innere Oberfläche 152 kann auch mit einer TBC 168 beschichtet sein. Wie in der bereits beschriebenen Ausführungsform verläuft ein Einlassdurchgang 172 von einer radial äusseren Oberfläche 174 des Deckbandsegments und mündet in einen Kanal 170. In dieser Ausführungsform mündet aber der Auslassdurchgang 176 von dem Kanal 170 auf die Endseitenfläche 154 radial einwärts des Dichtungsschlitzes 160, um diesen Teil des Spalts 158 radial einwärts der Dichtung zu spülen. Indem der Auslass vom Durchgang 176 ausreichend (in der radial auswärtigen Richtung) von dem Heissgasweg beabstandet ist, verdünnt die Spülluft das heisse Gas in dem Spalt effektiver. Wenn der Auslass von Durchgang 176 zu nahe an dem Heissgasweg liegt, würde die Spülluft sofort in den Heissgasweg gesaugt werden und zum Spülen des Spalts wäre zusätzlicher Zufluss erforderlich.

[0042] In beiden Ausführungsformen wird die ansonsten zum Spülen der Spalten zwischen Deckbandsegmenten benötigte Luft durch die hierin offenbarten Konfigurationen reduziert, wo die verbrauchte Luft in die Spalten radial einwärts der Dichtungen abgelassen wird.

[0043] Es versteht sich auch, dass die TBC-Beschichtung 68 oder 168 auf eine Platte oder ein anderes Substrat aufgetragen sein kann, das die radial einwärts liegende Seite des Kanals 70, 170 bedeckt, oder die Beschichtung selbst kann die offene Seite des Mikrokanals verschliessen.

[0044] In Bezug auf die Kanäle 70, 170 sind verschiedene Massbeziehungen und Geometrien möglich. Zum Beispiel können die Kanäle 70 und 170 gemäss gewissen Ausführungsformen als Mikrokanäle vorgesehen werden, die Breiten und Tiefen zwischen etwa 50 Mikrometer und 4 mm in einer geeigneten Kombination haben. Die Mikrokanäle sind im Querschnitt zwar als quadratisch oder rechteckig veranschaulicht, sie können aber jede geeignete Form haben, die mithilfe von Nutenfräsen, Ätzen oder ähnlichen Formverfahren ausgebildet werden können. Zum Beispiel können die Mikrokanäle zusätzlich zu oder anstelle von den abgebildeten quadratischen oder rechteckigen Querschnitten einen kreisförmigen, halbkreisförmigen, gekrümmten, dreieckigen oder rhombenförmigen Querschnitt haben. Ausserdem können die Breite und Tiefe des Kanals bzw. der Kanäle auf ihrer Länge gleichmässig oder unterschiedlich variieren. Die offenbarten Mikrokanäle können daher gerade oder gekrümmte Geometrieben haben, die mit derartigen Querschnitten übereinstimmen.

[0045] Es versteht sich, dass die Kühlungs-/Dichtungs-anordnung wie oben beschrieben in Verbindung mit dem Laufschaufeldeckband 48 auch auf die Segmente der inneren und äusseren Leitschaufeldeckbänder 44, 46 anwendbar ist. Ausserdem sind die Kühlungs-/Dichtungsanordnungen auch auf Dichtungen anwendbar, die sich axial zwischen den Leitschaufeldeckbändern und den Laufschaufeldeckbändern befinden, z.B. zwischen dem Leitschaufeldeckband 46 und dem Laufschaufeldeckband 48. Im Fall von axial benachbarten Deckbändern könnte die Dichtung 66 (als eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Dichtung konfiguriert) als einen axialen Spalt 58 zwischen einem Leitschaufeldeckband 50 und einem axial benachbarten Laufschaufeldeckband 54 abdichtend betrachtet werden, wobei anerkannt wird, dass die einander entgegengesetzten Randseitenflächen 54, 64 möglicherweise nicht wie in Fig. 3 gezeigt sind.

[0046] Ausserdem ist auch erkennbar, dass die Erfindung auf jede beliebige Turbinenstufe anwendbar ist, obwohl davon ausgegangen wird, dass wahrscheinlich die erste und zweite Stufe von den beschriebenen Anordnungen profitieren würden.

[0047] Zwar werden hierin verschiedene Ausführungsformen beschrieben, anhand der Beschreibung ist aber erkennbar, dass verschiedene Kombinationen von Elementen, Variationen oder Verbesserungen von fachkundigen Personen durchgeführt werden können und in den Umfang der Erfindung fallen.

[0048] Ein Gasturbinenleitradbauteil beinhaltet einen zusammengesetzten segmentierten Ring, der aus einer ringförmigen Anordnung von bogenförmigen Segmenten besteht, die jeweils mit jeweiligen Dichtungsschlitzen ausgebildete Endseitenflächen haben, wobei zwischen einander gegenüberliegenden Endseitenflächen der benachbarten bogenförmigen Segmente radiale Spalten ausgebildet sind. Zwischen jedem Paar einander gegenüberliegender Dichtungsschlitze liegt eine Dichtung, um dadurch die Spalten abzudichten, und in jedem der genannten bogenförmigen Segmente ist ein Kanal vorgesehen, der ausgeführt ist, um mit Kühlluft gespeist zu werden, wobei der Kanal mit einem Durchgang verbunden ist, der sich auf einer Niederdruckseite der Dichtung zwischen dem Kanal und einem jeweiligen der Dichtungsschlitze oder radialen Spalten erstreckt.

Bezugszeichenliste

[0049]

Gastu rbinenmaschine

10

5

Claims

1 122 Patentansprüche 1. Segment für ein ringförmiges Rotationsmaschinen-Leitradbauteil, umfassend: einen Segmentkörper mit einer Endseitenfläche, die mit einem in Umfangsrichtung weisenden Dichtungsschlitz zum Aufnehmen einer Dichtung ausgebildet ist, die sich zwischen dem Segmentkörper und einem entsprechenden Dichtungsschlitz in einem benachbarten Segmentkörper erstreckt, einen in dem genannten Segmentkörper in der Nähe zu dem genannten Dichtungsschlitz vorgesehenen Kanal, der mit Kühlluft gespeist wird, und einen Durchgang, der sich von dem genannten Kanal in den Dichtungsschlitz erstreckt.

2. Segment nach Anspruch 1 , wobei der genannte Kanal mit einem Kühllufteinlassdurchgang, der zum Zuführen von Kühlluft von einer Kühlluftquelle ausführt ist, kommuniziert. 6

3. Segment nach Anspruch 1 , wobei der genannte Kanal einen Mikrokanal mit einer Breiten- und/oder Tiefenabmessung zwischen etwa 50 Mikrometer und etwa 4 mm umfasst und wobei der genannte Mikrokanal eine Querschnittsform hat, die aus rund, halbrund, quadratisch, rechteckig, dreieckig oder rhombenförmig ausgewählt ist.

4. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der genannte Durchgang an einer radial inneren Oberfläche des genannten Dichtungsschlitzs mündet.

5. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der genannte Segmentkörper eine bogenförmige Form hat.

6. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine dem Heissgas zugekehrte Seite des genannten Mikrokanals durch eine Beschichtung verschlossen ist.

7. Segment nach Anspruch 6, wobei die genannte Beschichtung eine Wärmedämmschicht umfasst.

8. Ringförmiges Turbinenbauteil, umfassend: mehrere bogenförmige Segmente, die zum Bilden eines vollständigen Rings mit kreisförmigem Querschnitt angeordnet sind, wobei jedes Segment mit Dichtungsschlitzen versehene Endseitenflächen hat, eine zwischen Dichtungsschlitzen benachbarter Segmente verlaufende Dichtung, die radial ausgerichtete Spalten zwischen den Segmenten abdichtet, einen in jedem Segment in der Nähe von wenigstens einem der genannten Dichtungsschlitze vorgesehenen und zur Speisung mit Kühlluft ausgeführten Kanal und einen Durchgang, der sich von dem genannten Kanal erstreckt und in den genannten wenigstens einen Dichtungsschlitz oder einen jeweiligen radial ausgerichteten Spalt an einer radial inneren Niederdruckseite der Dichtung mündet.

9. Das ringförmige Turbinenbauteil nach Anspruch 6, wobei die genannten mehreren bogenförmigen Segmente sich zu einem ringförmigen Turbinenleitrad-Leitschaufeldeckband vereinigen lassen.

10. Gasturbinenleitrad, umfassend: erste und zweite axial benachbarte, ringförmige Deckbänder mit einander gegenüberliegenden Endseitenflächen, die mit jeweiligen Dichtungsschlitze versehen sind, wobei zwischen den genannten einander gegenüberliegenden Endseitenflächen ein sich in Umfangsrichtung erstreckender, axial verlaufender Spalt ausgebildet ist, eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Dichtung, die in den jeweiligen Dichtungsschlitzen sitzt, um dadurch den axial verlaufenden Spalt abzudichten, wobei die genannte Dichtung im Gebrauch Bereiche relativ höheren und relativ niedrigeren Drucks an einer radial äusseren und einer radial inneren Seite davon trennt, wobei die genannte radial innere Seite einem Heissgasweg ausgesetzt ist, und einen oder mehrere in jedem der genannten ersten und zweiten axial benachbarten ringförmigen Deckbänder vorgesehene(n) Kühlkanal- bzw. -kanäle, ausgeführt, um mit Kühlluft gespeist zu werden, wobei der genannte eine oder die mehreren Kühlkanal bzw. -kanäle zum Einführen von Kühlluft in eine(n) jeweilige(n) der genannten Dichtungsschlitze oder axial verlaufenden Spalten in dem Bereich relativ niedrigeren Drucks auf der radial inneren Seite der genannten Dichtung angeordnet ist bzw. sind. 7