DE10038452B4

DE10038452B4 - Abdichtung einer thermischen Turbomaschine

Info

Publication number: DE10038452B4
Application number: DE10038452A
Authority: DE
Inventors: Alexander Beeck; Ulrich Rathmann; Hans Wettstein
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2011-05-26
Anticipated expiration: 2020-08-08
Also published as: EP1179654B1; DE10038452A1; EP1179654A3; US6575698B2; EP1179654A2; US20020015641A1; DE50115465D1

Abstract

Honigwabenstruktur (1), welche an einem Stator einer thermischen Turboturbine angeordnet ist und welche den Laufschaufeln der thermischen Turboturbine gegenüberliegend angeordnet ist, wobei sich die Honigwabenstruktur (1) derart aus Blechen (5) zusammensetzt, dass Stege (3) mit doppelter Blechstärke entstehen und einfach ausgeführte Verbindungen (4) zwischen den Stegen (3), wobei der Winkel (α) zwischen der Umfangsrichtung (2) des Stators und den doppelt ausgeführten Stegen (3) 5° bis 175° beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechstärke der einzelnen Bleche (5) an den Stellen, an welchen die Bleche (5) an der Honigwabenstruktur (1) die Stege (3) bilden, gegenüber der Blechstärke der Verbindungen (4) verringert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Bei der Erfindung handelt es sich um eine Abdichtung einer thermischen Turbomaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
Die Leit- und Laufschaufeln von Gasturbinen sind starken Belastungen ausgesetzt. Um die Leckageverluste der Gasturbine klein zu halten, wird die Laufschaufel der Gasturbine derart zum Stator eingepasst, so dass es zum Anstreifen kommt. An dem Stator der Gasturbine, der Laufschaufel gegenüberliegend, ist eine Honigwabenstrukur angebracht. Die Laufschaufeln arbeiten sich in diese Struktur ein, so dass sich ein minimaler Dichtspalt zwischen den Laufschaufeln und der Honigwabenstruktur einstellt. Die Honigwabenstruktur besteht aus einer warmfesten Metallegierung. Sie setzt sich aus mehreren Blechstreifen zusammen, welche der späteren Form entsprechend gebogen sind. Durch diesen Aufbau der Honigwaben entstehen doppelwandige Stege und einfach ausgeführte Verbindungen zwischen den Stegen.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die doppelwandigen Stege der Honigwabenstruktur in Umfangsrichtung des Stators anzuordnen. Auf das Reibverhalten der Laufschaufeln hat dies aber wenig vorteilhafte Auswirkungen. So kann es zu einer übermässigen Aufheizung kommen, sofern die Schaufelspitze mehrere Honigwaben überdeckt und somit kontinuierlich an den Doppelungen reibt.
Eine solche Honigwabenstruktur ist auch aus US 3867061 A bekannt geworden,
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ziel der Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik sich ergebenden Nachteile zu überwinden. Die Erfindung löst die Aufgabe, das Reibverhalten zwischen den Laufschaufeln und der Honigwabenstruktur zu verbessern und die unerwünschten Nebeneffekte der Reibung, wie zum Beispiel ein Aufheizen der beteiligten Komponenten, zu vermindern.
Erfindungsgemäss wird das Ziel bei einer Honigwabenstruktur gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch erreicht, dass die Blechstärke der einzelnen Bleche an den Stellen, an welchen die Bleche an der Honigwabenstruktur die Stege bilden, gegenüber der Blechstärke der Verbindungen verringert sind.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Länge der Stege im Verhältnis zur Länge der Verbindungen verringert sein, so dass eine deformierte Honigwabe entsteht. Das Verhältnis der Länge der Stege zur Länge der Verbindungen zwischen den Stegen der deformierten Honigwabe kann 1:1 bis maximal 1:20 betragen. Der Effekt kann zusätzlich unterstützt werden, sofern der Winkel zwischen einem Steg und den beiden angrenzenden Verbindungen zwischen 60° und 120° variiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen
1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Anordnung einer Honigwabenstruktur zeigt und
2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Honigwabenstruktur darstellt.
Es sind nur die für die Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt. Gleiche Elemente sind in unterschiedlichen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Abdichtsystem zwischen den Laufschaufeln und dem Stator einer Gasturbine. Eine Honigwabenstruktur 1 der 1, welche an dem nicht dargestellten Stator befestigt ist, besteht aus einzelnen Blechen 5 einer warmfesten Legierung. Die Bleche 5 sind derart geformt, dass sich die sechseckigen Honigwaben bilden. Dabei sind die Bleche 5 an Stegen 3 aneinander befestigt, so dass die Struktur 1 an diesen Stellen doppelwandig ausgeführt ist. Zwischen den Stegen 3 existieren einfach ausgeführte Verbindungen 4.
Erfindungsgemäss ist die Honigwabenstruktur 1 derart an dem Stator angebracht, dass ein Winkel α von 5° bis 175° zwischen der Achse, welche die Stege 3 bilden, und einer Umfangsrichtung 2 des Stators bzw. der Laufschaufeln der Gasturbine besteht.
Durch diese Anordnung kann das Reibverhalten der Laufschaufel an der Honigwabenstruktur 1 verbessert werden, da insbesondere eine Überhitzung der betroffenen Teile durch Vermeidung eines dauerhaftes Reibens an den doppelwandigen Stegen 3 begrenzt wird.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Blechstärke der einzelnen Bleche 5 an den Stellen, an welchen die Bleche 5 an der Honigwabenstruktur 1 die Stege 3 bilden, gegenüber der Blechstärke der Verbindungen 4 verringert sein. Auch dies verbessert das Reibverhalten zwischen den Laufschaufeln und der Honigwabenstruktur 1.
In einer zweiten Ausführungsform, welche ebenfalls das Reibverhalten verbessert und in der 2 dargestellt ist, wird die Honigwabe „deformiert”. Die Länge b der Stege 3 kann dabei in bezug auf die Länge a der Verbindungen 4 in einem Verhältnis von 1:1 bis maximal 1:20 sein. Der Effekt kann zusätzlich unterstützt werden, sofern der Winkel β zwischen einem Steg 3 und den beiden angrenzenden Verbindungen 4 zwischen 60° und 120° variiert.
Bezugszeichenliste

1: Honigwabenstruktur
2: Umfangsrichtung
3: Steg
4: Verbindungen zwischen den Stegen 3
5: Blech
a: Länge der Verbindungen 4
b: Länge der Stege 3
α: Winkel
β: Winkel

Claims

Honigwabenstruktur (1), welche an einem Stator einer thermischen Turboturbine angeordnet ist und welche den Laufschaufeln der thermischen Turboturbine gegenüberliegend angeordnet ist, wobei sich die Honigwabenstruktur (1) derart aus Blechen (5) zusammensetzt, dass Stege (3) mit doppelter Blechstärke entstehen und einfach ausgeführte Verbindungen (4) zwischen den Stegen (3), wobei der Winkel (α) zwischen der Umfangsrichtung (2) des Stators und den doppelt ausgeführten Stegen (3) 5° bis 175° beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechstärke der einzelnen Bleche (5) an den Stellen, an welchen die Bleche (5) an der Honigwabenstruktur (1) die Stege (3) bilden, gegenüber der Blechstärke der Verbindungen (4) verringert ist.
Honigwabenstruktur (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge (b) der Stege (3) zur Länge (a) der Verbindungen (4) zwischen den Stegen (3) der Honigwabe 1:1 bis 1:20 ist.
Honigwabenstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (β) zwischen einem Steg (3) und den beiden angrenzenden Verbindungen (4) zwischen 60° und 120° ist.
Honigwabenstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Turbomaschine eine Gasturbine ist.