DE102009054007A1 - Gasturbine mit hydraulischer Dichtung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbine mit einer Hochdruckwelle 4 und einer konzentrisch in dieser gelagerten Niederdruckwelle 7 sowie mit einer in einem Bereich einer Lagerkammer 16 angeordneten hydraulischen Dichtung 6, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Dichtung 6 ein ringförmiges Dichtungselement 1 umfasst, welches an einer axialen Seite einen Außenring 8 aufweist und welchem Gewinde 19 versehen ist, welches auf ein Gewinde 20 der Hochdruckwelle 4 aufschraubbar ist.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Gasturbine in zwei- oder dreiwelliger Ausgestaltung, wobei die Gasturbine insbesondere in Form einer Fluggasturbine oder eines Strahltriebwerks ausgebildet ist.
- Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, in einem Zwischenbereich zwischen Wellen eine hydraulische Dichtung als Zwischenwellendichtung anzuordnen. Bei derartigen Dichtungen, deren gesamte Anordnung sich im Betriebszustand in Rotation befindet, dreht sich beispielsweise der innere Ring mit der Drehzahl einer Niederdruckwelle, während der äußere Ring mit der Drehzahl einer Hochdruckwelle rotiert. Durch Fliehkräfte wird Öl radial nach außen in den Dichtungsbereich gedrückt, um auf diese Weise eine Abdichtung gegen Luftdurchtritt zu bewirken.
- Weiterhin ist es bei Flugzeugtriebwerken bekannt, Komponenten, beispielsweise Lager mittels Wellenmuttern auf Wellen zu fixieren und Wellen miteinander zu verbinden.
- Beim Stand der Technik erweist es sich als nachteilig, dass die einzelnen Komponenten einen großen Bauraum benötigen und dass sich eine große Teilezahl ergibt, welche wiederum sowohl die Herstellungskosten und Montagekosten als auch das Gewicht erhöhen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasturbine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine kompakte Bauweise aufweist und mit einem geringen Gewicht versehen ist.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
- Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass die hydraulische Dichtung ein ringförmiges Dichtungselement umfasst, welches an einer axialen Seite einen Außenring der hydraulischen Dichtung umfasst und welches an seiner gegenüberliegenden axialen Seite mit einem Gewinde versehen ist, welches auf ein Gewinde der Hochdruckwelle aufschraubbar ist.
- Erfindungsgemäß wird somit auf kleinstem Bauraum eine funktionelle Kombination realisiert, mit welcher zum einen eine hydraulische Dichtung aufgebaut werden kann und mit welcher zum anderen eine axiale Sicherung von Komponenten möglich ist.
- Die Erfindung weist eine Reihe von erheblichen Vorteilen auf. Zum einen ist eine kompakte Ausgestaltung möglich, welche das Bauvolumen erheblich verringert. Weiterhin ergibt sich eine verringerte Teilezahl, welche wiederum zu einer Gewichtsreduzierung führt. Insgesamt ergeben sich deutlich verringerte Herstellungskosten, u. a. durch die verringerte Anzahl der benötigten Teile.
- Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass bestimmte Ausgestaltungen von Lagerkammern mit hydraulischen Abdichtungen ermöglicht werden, die nach den Ausgestaltungen gemäß dem Stand der Technik nicht möglich sind. Hierdurch kann der Dichtluftverbrauch reduziert werden. Dies führt in der Konsequenz auch zu einer Senkung des Brennstoffverbrauchs.
- Die erfindungsgemäße Lösung schafft somit eine integrale Kombination unterschiedlicher Funktionalitäten, nämlich der Abdichtung von Wellen gegeneinander und der Befestigung von Wellen miteinander.
- Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Dichtungselement zur Aufbringung einer axialen Vorspannkraft auf weitere Achsenkomponenten ausgebildet ist. Dazu ist es günstig, wenn das Dichtungselement an einer axialen Stirnseite mit Mitteln zur Aufbringung eines Drehmoments versehen ist, beispielsweise einer Verzahnung oder ähnlichen formschlüssigen Ausgestaltungen.
- Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Dichtungselement mit zumindest einer Ausnehmung zur Einbringung eines Sicherungselementes versehen ist, um ein unerwünschtes Lösen während des Betriebes durch axiale Verdrehung zu verhindern.
- Zur Montage kann es weiterhin günstig sein, wenn der Außenring der hydraulischen Dichtung durch ein Fügeverfahren, beispielsweise durch ein Schweißverfahren, einstückig mit dem Dichtungselement verbunden wird.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
-
1 eine schematische Axialansicht eines Teilbereichs einer Gasturbine mit dem erfindungsgemäßen Dichtungselement, und -
2 eine vergrößerte Detailansicht der Darstellung gemäß1 . - Die Figuren zeigen ein Dichtungselement (Dichtungsring)
1 , welcher an seinem einen stirnseitigen Ende (rechte Seite gemäß2 ) mit einem Gewinde19 versehen ist, welches auf ein Gewinde20 einer Hochdruckwelle4 aufschraubbar ist. Dabei ist ein Sicherungsring5 zwischengeschaltet. Durch das Aufschrauben des Dichtungselements1 auf die Hochdruckwelle4 ist es möglich, beispielsweise ein Zahnrad3 axial zu sichern und/oder ein Lager2 in seiner axialen Position zu halten und fest mit der Hochdruckwelle4 eines Strahltriebwerks (Gasturbine) zu verbinden. - Der deformierbare Sicherungsring
5 weist zumindest eine Lasche12 auf, welche in eine Aussparung13 des Dichtungselements1 einbringbar ist, um eine axiale Verdrehung zu verhindern. - Eine hydraulische Dichtung (Zwischenwellendichtung)
6 unterbindet das Eindringen von Heißgas in einen Bereich16 , Heißgas befindet sich zwischen einer Niederdruckwelle7 und der Hochdruckwelle4 im Bereich15 . Somit erfolgt eine Abdichtung einer Lagerkammer16 . - In der hydraulischen Dichtung
6 befindet sich ständig ein definiertes Ölvolumen14 , welches in einem Außenring8 der hydraulischen Dichtung6 gehalten wird (durch Fliehkräfte während der Rotation) und von einem Innenring9 durchlaufen wird. Der Außenring8 rotiert mit der Drehzahl der Hochdruckwelle4 , während der Innenring9 mit der Drehzahl der Niederdruckwelle7 rotiert. - Die hydraulische Dichtung umfasst weiterhin einen Kolbenring
10 , so wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. - Eine Verzahnung
11 am Außenring8 ermöglicht das Aufbringen eines Befestigungsdrehmoments zur Fixierung der Komponenten, beispielsweise des Zahnrads3 sowie des Lagers2 auf der Hochdruckwelle4 . - Der Innenring
9 wird zusammen mit weiteren, nicht näher beschriebenen Komponenten der Niederdruckwelle7 auf herkömmliche Weise an dieser befestigt. - Der Außenring
8 ist mittels eines Schweißverfahrens über eine Schweißnaht (Fügestelle)18 mit dem Dichtungselement1 verbunden. - Das Bezugszeichen
17 in1 zeigt eine Maschinenachse. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Dichtungselement/Dichtungsring
- 2
- Lager
- 3
- Zahnrad
- 4
- Hochdruckwelle
- 5
- Sicherungsring
- 6
- Hydraulische Dichtung/Zwischenwellendichtung
- 7
- Niederdruckwelle
- 8
- Außenring
- 9
- Innenring
- 10
- Kolbenring
- 11
- Verzahnung
- 12
- Lasche
- 13
- Aussparung
- 14
- Ölvolumen
- 15
- Bereich/Ringspalt
- 16
- Lagerkammer
- 17
- Maschinenachse
- 18
- Fügestelle/Schweißnaht
- 19, 20
- Gewinde
Claims (6)
- Gasturbine mit einer Hochdruckwelle (
4 ) und einer konzentrisch in dieser gelagerten Niederdruckwelle (7 ) sowie mit einer in einem Bereich einer Lagerkammer (16 ) angeordneten hydraulischen Dichtung (6 ), dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Dichtung (6 ) ein ringförmiges Dichtungselement (1 ) umfasst, welches an einer axialen Seite einen Außenring (8 ) aufweist und welches an der gegenüberliegenden axialen Seite mit einem Gewinde (19 ) versehen ist, welches auf ein Gewinde (20 ) der Hochdruckwelle (4 ) aufschraubbar ist. - Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (
1 ) zur Aufbringung einer axialen Vorspannkraft auf weitere Achsenkomponenten (2 ,3 ) ausgebildet ist. - Gasturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (
8 ) durch Fügen (18 ) einstückig mit dem Dichtungsring (1 ) verbunden ist. - Gasturbine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (
8 ) mit dem Dichtungselement (1 ) verschweißt ist. - Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (
1 ) an einer axialen Stirnseite mit Mitteln (11 ) zur Aufbringung eines Drehmoments versehen ist. - Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (
1 ) mit zumindest einer Ausnehmung (13 ) zur Einbringung eines Drehsicherungselements (5 ,12 ) versehen ist.
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