DE102008007321A1 - Vorrichtung mit Rotor, Gehäuse und Anstreifdichtung - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung, insbesondere eine Gasturbine, umfaßt einen Rotor und ein den Rotor umgebendes Gehäuse. Zwischen dem Rotor und einem dem Rotor gegenüberliegenden Wandabschnitt (18) des Gehäuses ist eine Anstreifdichtung (10) angeordnet. Die Anstreifdichtung (10) ist über eine Trägereinrichtung an das Gehäuse gekoppelt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere eine Gasturbine, mit einem Rotor und einem den Rotor umgebenden Gehäuse, wobei zwischen dem Rtor und einem dem Rotor gegenüberliegenden Wandabschnitt des Gehäuses eine Anstreifdichtung angeordnet ist.
- Bei Gasturbinen sind zur Abdichtung des radialen Spalts zwischen den Rotorschaufelspitzen und dem gegenüberliegenden Wandabschnitt des umgebenden Gehäuses der Gasturbine Wabendichtungen in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Auch Hohlkugelstrukturen, die aus reinem Metall bestehen, werden hierfür eingesetzt. Die Anbringung solcher Anstreifdichtungen (auch als Einlaufbeläge bezeichnet) an der Gehäuseinnenwand erfolgt üblicherweise durch einen Beschichtungsprozeß, z. B. thermisches Spritzen, Löten oder Kleben.
- Aus der
DE 198 58 031 A1 ist eine Anstreifdichtung für eine Gasturbine bekannt, die vollständig aus einer aufgeschäumten, metallischen, korrosionsbeständigen Hochtemperaturlegierung besteht. Die Anstreifdichtung wird in Form von vorgefertigten Metallschaumelementen durch Hochtemperaturlöten mit einem Gehäuseabschnitt verbunden. Alternativ wird vorgeschlagen, zunächst ein nicht aufgeschäumtes Vormaterial der Anstreifdichtung mit dem Gehäuseabschnitt zu verbinden und dieses anschließend aufzuschäumen. - In allen Fällen führt das unmittelbare Aufbringen der Anstreifdichtung auf die Gehäuseinnenwand dazu, daß die Anstreifdichtung unlösbar und unbeweglich mit dem Gehäuse verbunden ist.
- Aufgabe der Erfindung ist es, die mit dieser Art der Verbindung der Anstreifdichtung verbundenen Nachteile zu vermeiden.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei der die Anstreifdichtung über eine Trägereinrichtung an das Gehäuse gekoppelt ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das abreibbare Material einer Anstreifdichtung formgebend bearbeitet werden kann, wenn das Material eine ausreichende Eigenfestigkeit aufweist, wie es z. B. bei zellulären Werkstoffen, insbesondere bei Hohlkugelstrukturen der Fall ist. So gebildete Formkörper müssen nicht wie bislang üblich in einen Beschichtungsprozeß an der Gehäuseinnenwand befestigt werden. Die erfindungsgemäße Kopplung der Anstreifdichtung an die Gehäuseinnenwand über eine Trägereinrichtung ermöglicht eine Flexibilität, die mit unlösbar und unbeweglich an der Gehäusewand angebrachten Anstreifdichtungen nicht erreichbar ist. So kann etwa eine Anstreifdichtung im Ver schleißfall einfach ausgetauscht werden. Je nach Auslegung der Trägereinrichtung sind in vielfältiger Weise vorteilhafte Anpassungen der Anstreifdichtung an die jeweiligen Umstände möglich. Insbesondere erlaubt die erfindungsgemäß vorgesehene Trägereinrichtung eine adaptive Steuerung der Position der Anstreifdichtung.
- Die Anstreifdichtung ist mittels der Trägereinrichtung vorzugsweise beweglich angebracht, insbesondere in Richtung eines abzudichtenden Rotorteils. Dadurch kann die Position der Anstreifdichtung an die aktuellen Gegebenheiten, wie etwa die Abnutzung der Anstreifdichtung, die thermischen Ausdehnungen des Gehäuses, der Anstreifdichtung und des Rotors, etc. angepaßt werden.
- Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Trägereinrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Die Trägereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist insbesondere für Anstreifdichtungen vorgesehen, die eine abreibbare Struktur aus einem zellulären metallischen Werkstoff, insbesondere eine Hohlkugelstruktur aufweisen.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine Anbringung einer Anstreifdichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung; -
2 eine Anbringung einer Anstreifdichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; -
3 eine Anbringung einer Anstreifdichtung nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und -
4 eine Anbringung einer Anstreifdichtung nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung. - Die im folgenden am Beispiel einer Gasturbine beschriebenen Konstruktionen sind allesamt geeignet, eine Anstreifdichtung beweglich an einem Abschnitt der Gehäuseinnenwand der Gasturbine anzubringen. Die in den
1 bis4 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung haben alle einen ähnlichen Aufbau, so daß für einander entsprechende Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. - Bei der in
1 gezeigten Konstruktion ist eine Anstreifdichtung10 alleine durch einen aus einer abreibbaren Struktur12 gearbeiteten Formkörper gebildet. Die abreibbare Struktur12 ist vorzugsweise ein zellulärer metallischer Werkstoff, insbesondere eine Hohlkugelstruktur, der aufgrund seiner hohen Eigenstabilität formgebend bearbeitet werden kann. Die Anstreifdichtung10 ist als selbsttragendes Einlegebauteil in einem Trägergehäuse14 untergebracht. Das zwischen einer Schaufelspitze16 eines Rotors und einem Wandabschnitt18 des Gasturbinengehäuses angeordnete Trägergehäuse14 ist entweder Teil des Gasturbinengehäuses oder in geeigneter Weise an dem Innenwandabschnitt18 befestigt. Auf der der Schaufelspitze16 zugewandten Seite weist das Trägergehäuse14 eine bezüglich der Rotationsachse des Rotors radial nach innen mündende Öffnung20 auf. - Die Anstreifdichtung
10 ist mittels mehrerer Federelemente22 ,24 im Trägergehäuse14 beweglich gelagert. Ein erstes Federelement22 spannt die Anstreifdichtung10 radial nach innen vor, während zweite Federelemente24 dieser Vorspannkraft entgegenwirken. Das Trägergehäuse14 und die Federelemente22 ,24 stellen die wesentlichen Komponenten einer Trägereinrichtung für die Anstreifdichtung10 dar. Die Federelemente22 ,24 und die Form der Anstreifdichtung10 sind so gewählt, daß zunächst ein Teil der Anstreifdichtung10 so weit durch die Öffnung20 aus dem Trägergehäuse14 herausragt, daß die Anstreifdichtung10 die (im dargestellten Beispiel deckbandlose) Schaufelspitze16 des Rotors berührt. Bei einem Einlaufen des Rotors gräbt sich die Schaufelspitze16 eine Mulde in die Anstreifdichtung10 , wobei durch entsprechende Auslegung der Federelemente22 ,24 eine automatische Nachführung der Anstreifdichtung10 in gewissem Maße möglich ist. - Die in
2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen dadurch, daß die abreibbare Struktur12 auf einem Träger26 aus einem anderen Material aufgebracht ist. Die Anstreifdichtung10 umfaßt in diesem Fall also neben der abreibbaren Struktur12 noch den Träger26 . Im Falle einer metallischen Hohlkugelstruktur oder eines anderen zellulären Werkstoffs wird der Träger26 bei der Herstellung des zellulären Werkstoffs mit diesem direkt versintert. Diese Konstruktion eignet sich besonders für Rotorschaufelspitzen16 , die mit einem Deckband28 mit Dichtfins30 versehen sind, oder für eine Labyrinthdichtung, obwohl die erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Trägereinrichtung alle grundsätzlich unabhängig vom jeweils verwendeten Dichtungssystem sind. - Die Konstruktion gemäß
3 gleicht der in1 gezeigten Konstruktion. Allerdings ist hier eine Steuereinrichtung32 vorgesehen, mittels der die radiale Position der Anstreifdichtung10 einstellbar ist, wie durch den unteren Doppelpfeil in3 angedeutet. Die Steuereinrichtung32 umfaßt ein an die Anstreifdichtung10 gekoppeltes Stellglied34 , das in beide radialen Richtungen bewegbar ist (oberer Doppelpfeil). Die Steuereinrichtung32 kann Teil eines Steuer- oder Regelkreises zur automatischen Positionierung der Anstreifdichtung10 (auch im laufenden Betrieb) sein. - Auch bei der in
4 gezeigten Ausführungsform ist eine Steuereinrichtung32 mit einem Stellglied34 zur Einstellung der radialen Position der Anstreifdichtung10 vorgesehen. Das Stellglied34 wird bei dieser Ausführungsform jedoch in axialer Richtung bewegt (rechter Doppelpfeil). Das Stellglied34 ist an einen Gehäuseteil14a des Trägergehäuses14 gekoppelt, der relativ zum restlichen Trägergehäuse14 in axialer Richtung bewegbar ist. Die abreibbare Struktur12 ist mittels erster Federelemente22 radial nach innen vorgespannt und darüber hinaus durch axial wirkende Federelemente36 gelagert. Der Rand der Öffnung20 des Trägergehäuses14 weist eine Rampe38 auf, die mit einer gegenüberliegenden schrägen Kontur der abreibbaren Struktur12 zusammenwirkt. Gemäß der beispielhaften Darstellung in4 führt eine Bewegung des Stellglieds nach links aufgrund der Konturen der Rampe38 und der abreibbaren Struktur12 zu einer Verschiebung der abreibbaren Struktur12 radial nach außen, entgegen der Vorspannung durch die ersten Federelemente22 . Eine Bewegung des Stellglieds nach rechts hingegen erlaubt eine Verschiebung der abreibbaren Struktur radial nach innen. - Die Erfindung ist nicht auf Gasturbinen und die konkret beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die einzelnen Merkmale der Ausführungsformen können auch in geeigneter Weise untereinander kombiniert werden.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19858031 A1 [0003]
Claims (14)
- Vorrichtung, insbesondere eine Gasturbine, mit einem Rotor und einem den Rotor umgebenden Gehäuse, wobei zwischen dem Rotor und einem dem Rotor gegenüberliegenden Wandabschnitt (
18 ) des Gehäuses eine Anstreifdichtung (10 ) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstreifdichtung (10 ) über eine Trägereinrichtung an das Gehäuse gekoppelt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstreifdichtung (
10 ) mittels der Trägereinrichtung beweglich angebracht ist. - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstreifdichtung (
10 ) in Richtung eines abzudichtenden Rotorteils (16 ) beweglich ist. - Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstreifdichtung (
10 ) in Richtung des abzudichtenden Rotorteils (16 ) vorgespannt ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstreifdichtung (
10 ) in einem Trägergehäuse (14 ) angeordnet ist, das eine dem Rotor gegenüberliegende Öffnung (20 ) aufweist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstreifdichtung (
10 ) mittels Federelementen (22 ,24 ) beweglich gelagert ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinrichtung eine Steuereinrichtung (
32 ) aufweist, mittels der die Position der Anstreifdichtung (10 ) einstellbar ist. - Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (
32 ) Teil eines Steuer- oder Regelkreises ist. - Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (
32 ) ein Stellglied (34 ) zum Verschieben der Anstreifdichtung (10 ) aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (
34 ) unmittelbar auf die Anstreifdichtung (10 ) einwirkt. - Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (
34 ) über eine Rampenkonstruktion auf die Anstreifdichtung (10 ) einwirkt. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstreifdichtung (
10 ) eine abreibbare Struktur (12 ) aus einem zellulären metallischen Werkstoff, insbesondere eine Hohlkugelstruktur aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstreifdichtung (
10 ) alleine durch einen beweglich angeordneten Formkörper gebildet ist, der ausschließlich aus der abreibbaren Struktur (12 ) besteht. - Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die abreibbare Struktur (
12 ) mit einem beweglich angebrachten Träger (26 ) verbunden ist.
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