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Die
Erfindung betrifft eine Turbomaschine, insbesondere ein Gasturbinenflugtriebwerk,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 8.
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Gasturbinenflugtriebwerke
verfügen über mindestens
einen Verdichter, mindestens eine Brennkammer sowie mindestens eine
Turbine. So sind aus der Praxis Gasturbinenflugtriebwerke bekannt,
die zwei Verdichter, nämlich
einen Niederdruckverdichter und einen Hochdruckverdichter, sowie
zwei Turbinen, nämlich
eine Hochdruckturbine sowie eine Niederdruckturbine, umfassen. Weiterhin sind
Gasturbinenflugtriebwerke mit drei Verdichtern, nämlich einem
Niederdruckverdichter, einem Mitteldruckverdichter und einem Hochdruckverdichter,
sowie drei Turbinen, nämlich
einer Hochdruckturbine, einer Mitteldruckturbine und einer Niederdruckturbine,
bekannt.
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Ein
Verdichter sowie eine Turbine eines Gasturbinenflugtriebwerks verfügen über mehrere
statorseitige Baugruppen und mehrere rotorseitige Baugruppen. Zu
den statorseitigen Baugruppen eines Verdichters sowie einer Turbine
gehören
ein statorseitiges Gehäuse
sowie mindestens ein statorseitiger Leitschaufelkranz, wobei der
oder jeder statorseitige Leitschaufelkranz mehrere feststehende
Leitschaufeln umfasst. Die statorseitigen Leitschaufelkränze sind üblicherweise
segmentiert, wobei im Bereich des oder jedes Verdichters und der
oder jeder Turbine radial außenliegende
Enden der Leitschaufeln bzw. der Segmente des Leitschaufelkranzes
an einem Gehäuseabschnitt
des Gehäuses
befestigt sind. Zu den rotorseitigen Baugruppen eines Verdichters bzw.
einer Turbine zählen
mindestens ein rotorseitiger Laufschaufelkranz. Der oder jeder rotorseitige Laufschaufelkranz
umfasst mehrere mit einem Rotor rotierende Laufschaufel.
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Zwischen
radial außenliegenden
Enden der Laufschaufeln eines jeden rotorseitigen Laufschaufelkranzes
und einem Gehäuseabschnitt
des jeweiligen statorseitigen Gehäuses ist ein Spalt ausgebildet,
der über
eine Outer-Air-Seal-Dichtung
abgedichtet ist. Weiterhin ist zwischen radial innenliegenden Enden
der Leitschaufeln eines jeden statorseitigen Leitschaufelkranzes
und einem Rotor ein Spalt ausgebildet, der über eine Inner-Air-Seal-Dichtung
abgedichtet ist. Eine Inner-Air-Seal-Dichtung weist im Bereich eines
Verdichters sowie einer Turbine einer Turbomaschine ein statorseitiges
Dichtelement auf, das mit einem rotorseitigen Dichtelement zusammenwirkt,
wobei das statorseitige Dichtelement an einem Dichtungsträger befestigt
ist, über
den das statorseitige Dichtelement an einem Innendeckband des jeweiligen
Leitschaufelkranzes befestigt ist.
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Bei
aus dem Stand der Technik bekannten Turbomaschinen weist der Dichtungsträger des
statorseitigen Dichtelements der Inner-Air-Seal-Dichtung Haken auf,
die in Axialrichtung und Umfangsrichtung verlaufende Nuten im Innendeckband
des jeweiligen Leitschaufelkranzes in Umfangsrichtung eingefädelt werden.
Die Herstellung solcher Dichtungsträger mit Haken sowie die Montage
derselben am Innendeckband des Leitschaufelkranzes ist aufwendig
und teuer. Auch die Befestigung der radial außenliegenden Enden der Leitschaufeln
bzw. der Segmente eines Leitschaufelkranzes an einem Gehäuseabschnitt
des Gehäuses
erfolgt nach dem Stand der Technik über derartige in Nuten eingreifende
Haken.
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Hiervon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde,
eine neuartige Turbomaschine mit einem vereinfachten Aufbau im Bereich
statorseitiger Baugruppen derselben zu schaffen.
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Dieses
Problem wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Turbomaschine
im Sinne von Anspruch 1 gelöst.
Hiernach ist im Bereich des oder jedes Verdichters und/oder der
oder jeder Turbine das statorseitige Gehäuse und der statorseitige Dichtungsträger der
jeweiligen Inner-Air-Seal-Dichtung
in zwei Halbschalen und das Innendeckband des jeweiligen statorseitiges
Leitschaufelkranzes in mehrere Segmente unterteilt, wobei jede Halbschale
des jeweiligen Dichtungsträgers zur
Befestigung derselben am jeweiligen Innendeckband mit sich in radialer
Richtung erstreckenden Stegen in Radialrichtung in sich ebenfalls
in radialer Richtung erstreckende Ausnehmungen des Innendeckbands
einführbar
ist.
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Nach
einem zweiten Aspekt der Erfindung wird dieses Problem durch eine
Turbomaschine im Sinne von Anspruch 8 gelöst. Hiernach ist im Bereich des
oder jedes Verdichters und/oder der oder jeder Turbine das statorseitige
Gehäuse
in zwei Halbschalen und der jeweilige statorseitige Leitschaufelkranz in
zwei Segmente mit einer Umfangserstreckung von jeweils in etwa 180° unterteilt,
wobei jedes Segment des jeweiligen Leitschaufelkranzes zur Befestigung desselben
am jeweiligen Gehäuseabschnitt
des Gehäuses
mit sich in radialer Richtung erstreckenden Stegen in Radialrichtung
in sich ebenfalls in radialer Richtung erstreckende Ausnehmungen
des Gehäuseabschnitts
einführbar
ist.
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Im
Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird auf Haken am Dichtungsträger des
statorseitigen Dichtelements einer Inner-Air-Seal-Dichtung und/oder
an Segmenten des Leitschaufelkranzes verzichtet. Hierdurch vereinfacht
sich sowohl die Herstellung als auch die Montage, wodurch Kosten
reduziert werden können.
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Beide
obigen Aspekt der Erfindung können entweder
für sich
alleine oder in Kombination miteinander an einer Turbomaschine verwendet
werden.
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Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden, ohne hierauf beschränkt
zu sein, an Hand der Zeichnung näher
erläutert.
Dabei zeigt:
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1 einen
Ausschnitt aus einer aus dem Stand der Technik bekannten Turbomaschine;
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2 einen
Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Turbomaschine nach einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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3 einen
Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Turbomaschine nach einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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4 einen
Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Turbomaschine nach einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Bevor
nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 bis 4 die
Erfindung in größerem Detail
beschrieben wird, soll vorab unter Bezugnahme auf 1 auf
den Stand der Technik eingegangen werden.
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So
zeigt 1 einen Ausschnitt aus einer aus dem Stand der
Technik bekannten Turbomaschine im Bereich eines mit einer Inner-Air-Seal-Dichtung 10 abzudichtenden
Spalts 11, der zwischen radial innenliegenden Enden von
feststehenden Leitschaufeln 12 eines Leitschaufelkranzes 13 und
einem Rotor 14 ausgebildet ist. Dieser Spalt 11 kann
sowohl an einem Verdichter als auch einer Turbine der Turbomaschine
ausgebildet sein. Die Inner-Air-Seal-Dichtung 10 zur
Abdichtung des Spalts 11 umfasst ein statorseitiges Dichtelement 15,
welches im gezeigten Ausführungsbeispiel
als Wabendichtung ausgebildet ist, wobei das statorseitige Dichtelement 15 über einen
Dichtungsträger 16 an
einem Innendeckband 17 des Leitschaufelkranzes 13 befestigt
ist. Neben dem statorseitigen Dichtelement 15 umfasst die
Inner-Air-Seal-Dichtung 10 weiterhin ein rotorseitiges Dichtelement 18,
welches mit dem statorseitigen Dichtelement 15 zusammenwirkt
und im gezeigten Ausführungsbeispiel
als Dichtfin bzw. Dichtlippe ausgebildet ist.
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Wie 1 entnommen
werden kann, verfügt nach
dem Stand der Technik der Dichtungsträger 16, über welchen
das statorseitige Dichtelement 15 der Inner-Air-Seal-Dichtung 10 am
Innendeckband 17 des statorseitigen Leitschaufelkranzes 13 befestigt ist, über Haken 19,
die in sich in Axialrichtung erstreckende Nuten 20 des
Innendeckbands 17 eingreifen.
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Die
Herstellung solcher Dichtungsträger 16 mit
Haken sowie die Montage derselben am Innendeckband 17 des
Leitschaufelkranzes ist aufwendig und teuer.
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2 zeigt
einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Turbomaschine nach einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung im Bereich eines Innendeckbands 21 eines
statorseitigen Leitschaufelkranzes 22 eines Verdichters
bzw. einer Turbine einer insbesondere als Gasturbinenflugtriebwerk
ausgebildeten Turbomaschine. Vom Leitschaufelkranz 22 ist
neben dem Innendeckband 21 weiterhin eine Leitschaufel 23 gezeigt.
Am Innendeckband 21 des statorseitigen Leitschaufelkranzes 22 ist
ein statorseitiges Dichtelement 24 einer Inner-Air-Seal-Dichtung über einen
Dichtungsträger 25 befestigt.
Bei dem statorseitigen Dichtelement 24 handelt es sich vorzugsweise
um eine Wabendichtung.
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Im
Sinne der hier vorliegenden Erfindung erfolgt die Befestigung des
Dichtungsträgers 25 am
Innendeckband 21 über
sich in radialer Richtung erstreckende Stege 26 des Dichtungsträgers 25,
die in sich ebenfalls in radialer Richtung erstreckende Ausnehmungen 27 des
Innendeckbands 21 eingreifen.
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Der
Dichtungsträger 25 kann
in radialer Richtung mit seinen Stegen 26 in die Ausnehmungen 27 des
Innendeckbands 21 eingeführt werden, wobei die Radialposition
sowie Umfangsposition des Dichtungsträgers 25 am Innendeckband 21 über Sicherungselemente 28 gesichert
wird. Die Sicherungselemente 28 sind in das Innendeckband 21 integriert und
als federbelastete Sicherungselemente ausgebildet. So ist das in 2 dargestellte
Sicherungselement 28 in einer Ausnehmung im Innendeckband 21 des
Leitschaufelkranzes 22 integriert und in dieser Ausnehmung über ein
Federelement 29 gelagert. Zur Sicherung des Dichtungsträgers 25 am
Inndeckband 21 greift ein Vorsprung 30 des Sicherungselements 28 in
eine Ausnehmung eines Stegs 26 des Dichtungsträgers 25 ein.
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Das
obige Konzept einer Turbomaschine erfordert, dass sowohl der Dichtungsträger 25 des
statorseitigen Dichtungselements 24 als auch ein statorseitiges
Gehäuse
des Verdichters bzw. der Turbine in zwei Halbschalen mit einer Umfangserstreckung
von jeweils 180° in
Längsrichtung
geteilt ist. Dies ermöglicht
dann die sichere Montage der Halbschalen des Dichtungsträgers 25 am
Innendeckband 21 in radialer Richtung. Der Leitschaufelkranz 22 und
damit das Innendeckband 21 ist in mehrere Segmente unterteilt,
die jeweils eine definierte Umfangserstreckung aufweisen.
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3 zeigt
die Erfindung im Zusammenhang mit einem Innendeckband 21 eines
statorseitigen Leitschaufelkranzes, welches mehrere Lagerstellen 31 zur
Lagerung verstellbarer Leitschaufeln aufweist. Bei einem derartigen
Innendeckband 21 ist jedes Segment desselben in zwei Hälften 32, 33 geteilt,
wobei sich eine Teilungsebene 34 durch die Lagerstellen 31 hindurch
erstreckt.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
der 2 und 3 werden demnach im Bereich
eines statorseitigen Dichtungsträgers
einer Inner-Air-Seal-Dichtung die nach dem Stand der Technik erforderlichen Haken
durch sich in radialer Richtung erstreckende Stege ersetzt. Der
Dichtungsträger
sowie das Gehäuse
der Turbine bzw. des Verdichters sind in Halbschalen geteilt. Der
Leitschaufelkranz und damit das Innendeckband desselben, an welchem
der Dichtungsträger
angreift, ist in mehrere Segmente unterteilt. Die Halbschalen des
Dichtungsträgers
können in
Radialrichtung mit den in radialer Richtung verlaufenden Stegen
in sich ebenfalls in Radialrichtung erstreckende Ausnehmungen des
Innendeckbands eingeschoben werden. Über Sicherungselemente wird
die Umfangsposition sowie Radialposition der Halbschalen des Dichtungsträgers am
Innendeckband gesichert.
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Das
erfindungsgemäße Prinzip
einer hakenlosen Befestigung ist nicht auf die Befestigung des statorseitigen
Dichtungsträgers
einer Inner-Air-Seal-Dichtung
am Innendeckband eines statorseitigen Leitschaufelkranzes beschränkt. Vielmehr kann
das erfindungsgemäße Prinzip
einer hakenlosen Befestigung auch dazu verwendet werden, den statorseitigen
Leitschaufelkranz an einem Gehäuseabschnitt
des statorseitigen Gehäuses
zu befestigen. Dies wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 im
Detail beschrieben, wobei in 4 in Übereinstimmung
zur 2 auch der statorseitige Dichtungsträger 25 am
Innendeckband 21 des statorseitigen Leitschaufelkranzes 22 hakenlos
befestigt ist. Hinsichtlich der diesbezüglich involvierten Baugruppen
werden zur Vermeidung unnötiger
Wiederholungen für gleiche
Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet und es wird auf die Ausführungen
zum Ausführungsbeispiel
der 2 verwiesen.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 4 ist der statorseitige Leitschaufelkranz 22 mit
Hilfe von sich in radialer Richtung erstreckenden Stegen 35 an
einem Gehäuseabschnitt 36 eines
statorseitigen Gehäuses 37 befestigt,
wobei die sich in radialer Richtung erstreckenden Stege 35 des
Leitschaufelkranzes 22 in sich ebenfalls in radialer Richtung
erstreckende Ausnehmungen 38 eingreifen, die in den Gehäuseabschnitt 36 eingebracht
sind.
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Gemäß 4 sind
die Stege 35, die sich in radialer Richtung erstrecken
und in die Ausnehmungen 38 des Gehäuseabschnitts 36 eingreifen,
einem Außendeckband 39 des
statorseitigen Leitschaufelkranzes 22 zugeordnet.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 4 ist neben dem Dichtungsträger 25 des statorseitigen
Dichtungselements 24 und neben dem statorseitigen Gehäuse 37 auch
der Leitschaufelkranz 22 mit einer Umfangserstreckung von
jeweils 180° in
Längsrichtung
geteilt. Im Ausführungsbeispiel
der 4 ist demnach der Leitschaufelkranz 22 in
zwei Segmente mit einer Umfangserstreckung von jeweils 180° geteilt.
Dies ermöglicht
die sichere Montage des Leitschaufelkranzes 22 am Gehäuseabschnitt 36 des statorseitigen
Gehäuses 37.
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Die
Sicherung der Segmente des Leitschaufelkranzes 22 am Gehäuseabschnitt 36 des
statorseitigen Gehäuses 37 erfolgt
in Übereinstimmung
zu den Ausführungsbeispielen
der 2 und 3 vorzugsweise wiederum mit
Hilfe federbelasteter Sicherungselemente, die in den Gehäuseabschnitt 36 integriert
sind. Hinsichtlich dieser Details kann demnach auf die obigen Ausführungen
verwiesen werden.
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Neben
dem statorseitigen Leitschaufelkranz 22 zeigt 4 weiterhin
einen rotorseitigen Laufschaufelkranz 40, der mehrere Laufschaufeln 41 aufweist.
Radial außen
liegende Enden der rotorseitigen Laufschaufeln 41 begrenzen
zusammen mit einem Gehäuseabschnitt 42 des
statorseitigen Gehäuses 37 einen
Spalt, der mit Hilfe einer sogenannten Outer-Air-Seal-Dichtung abgedichtet
wird, wobei die Outer-Air-Seal-Dichtung gemäß 4 einen
Einlaufbelag 43 umfasst, der dem Gehäuseabschnitt 37 zugeordnet
ist.
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- 10
- Inner-Air-Seal-Dichtung
- 11
- Spalt
- 12
- Leitschaufel
- 13
- Leitschaufelkranz
- 14
- Rotor
- 15
- statorseitiges
Dichtelement
- 16
- Dichtungsträger
- 17
- Innendeckband
- 18
- rotorseitiges
Dichtelement
- 19
- Haken
- 20
- Nut
- 21
- Innendeckband
- 22
- Leitschaufelkranz
- 23
- Leitschaufel
- 24
- statorseitiges
Dichtelement
- 25
- Dichtungsträger
- 26
- Steg
- 27
- Ausnehmungen
- 28
- Sicherungselemente
- 29
- Federelement
- 30
- Vorsprung
- 31
- Lagerstelle
- 32
- Hälfte
- 33
- Hälfte
- 34
- Teilungsebene
- 35
- Steg
- 36
- Gehäuseabschnitt
- 37
- Gehäuse
- 38
- Ausnehmung
- 39
- Außendeckband
- 40
- Laufschaufelkranz
- 41
- Laufschaufel
- 42
- Gehäuseabschnitt
- 43
- Einlaufbelag