DE102021100071A1

DE102021100071A1 - Gasturbine-Ringanordnung, die Ringsegmente mit integrierter Verbindungsdichtung umfasst

Info

Publication number: DE102021100071A1
Application number: DE102021100071.8A
Authority: DE
Inventors: Simon Hauswirth; Wade Beaumont; Vincent Galoul; Richard Jones; Yunchang Jang
Original assignee: Doosan Heavy Industries and Construction Co Ltd
Current assignee: Doosan Enerbility Co Ltd
Priority date: 2021-01-05
Filing date: 2021-01-05
Publication date: 2022-07-07
Also published as: KR20220099085A; US20220213799A1; KR102599936B1; US11542825B2

Abstract

Die vorliegende Technik stellt eine Ringanordnung 1 bereit, die radial außerhalb einer Anordnung von in Umfangsrichtung angeordneten Schaufeln 38 eines Rotors R eines Gasturbinentriebwerks angeordnet ist. Die Ringanordnung 1 enthält Ringsegmente 2, die in Umfangsrichtung einander benachbart angeordnet sind und ein erstes Umfangsende 2a und ein zweites Umfangsende 2b aufweisen, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Das erste Ende 2a eines Ringsegments 2 und das zweite Ende 2b eines benachbarten Ringsegments 2 der mehreren Ringsegmente 2 sind einander zugewandt angeordnet. Am ersten Ende 2a ist ein einteilig ausgebildeter, vorstehender Dichtungsabschnitt 92 ausgebildet. Am zweiten Ende 2b, das dem ersten Ende 2a zugewandt ist, ist ein einteilig ausgebildeter, aufnehmender Dichtungsabschnitt 94 ausgebildet. Der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 nimmt den vorstehenden Dichtungsabschnitt 92 auf, um eine Passverbindung zwischen dem Ringsegment 2 und dem benachbarten Ringsegment 2 zu bilden. Außerdem wird ein Gasturbinentriebwerk geschaffen, das die Ringanordnung 1 enthält. Weiterhin wird außerdem ein Herstellungsverfahren des Ringsegments 2 der Ringanordnung 1 geschaffen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gasturbinen und insbesondere auf Techniken zum Abdichten benachbarter Ringsegmente der Ringanordnungen einer Gasturbine.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gasturbinentriebwerke enthalten mehrere Stufen von Schaufeln und Leitschaufeln, die abwechselnd entlang einer axialen Richtung des Gasturbinentriebwerks angeordnet sind. Herkömmlich ist eine Ringanordnung, die außerdem als ein Deckband oder Deckbandring oder ringförmiges Deckband oder Strömungswegring bezeichnet wird, in Umfangsrichtung um eine Rotationsachse des Gasturbinentriebwerks und radial außerhalb der rotierenden Turbinenschaufeln, d. h., beabstandet und den Schaufelspitzen der Turbinenschaufeln zugewandt angeordnet. 4A zeigt allgemein eine Ringanordnung 1. Die Ringanordnung 1 ist ein stationärer Abschnitt und definiert einen Abschnitt der radial äußeren Begrenzung eines Heißgasströmungsweges 5. Die Ringanordnung 1 begrenzt die Verbrennungsgase auf den Gasströmungsweg 5, so dass das Verbrennungsgas mit maximalem Wirkungsgrad genutzt wird, um den Rotor der Gasturbine zu drehen.
Die Ringanordnung 1 enthält mehrere stationäre Ringsegmente 2 (die außerdem als Deckbandsegmente bezeichnet werden), die in Umfangsrichtung um eine Drehachse 20 des Gasturbinentriebwerks 1 und radial außerhalb der rotierenden Turbinenschaufeln 38 montiert sind. Die Ringsegmente 2 weisen im Allgemeinen eine gekrümmte Form auf und bilden, wenn sie in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, die vollständige Ringanordnung 1, die die äußere Begrenzung des Heißgaswegs 5 definiert.
4B veranschaulicht schematisch die Abschnitte zweier benachbarter herkömmlicher Ringsegmente 2', die bezüglich der Rotationsachse 20 oder der Mittelachse 20 des Gasturbinentriebwerks in Umfangsrichtung angeordnet sind. 5A stellt schematisch die Struktur der herkömmlichen Ringsegmente 2' dar. Das Ringsegment 2' weist eine radiale Innenfläche 2x', die radial nach innen gewandt ist und den Heißgasweg 5 definiert und folglich außerdem als eine Innenfläche 2x' oder Gaswegfläche 2x' bezeichnet wird, eine radiale Außenfläche 2e', eine erste und eine zweite axiale Oberfläche 2m', 2n', die axial voneinander beabstandet sind, und ein erstes Ende 2a' (das außerdem als erstes ein Umfangsende 2a' bezeichnet werden kann) und ein zweites Ende 2b' (das außerdem als ein zweites Umfangsende 2b' bezeichnet werden kann), die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, bezüglich der Rotationsachse 20 des Gasturbinentriebwerks auf.
Wie in 4B gezeigt ist, ist es erforderlich, dass, wenn die Ringsegmente 2' zusammengebaut werden, um die Ringanordnung zu bilden, die Verbindungen oder Spalte G zwischen benachbarten Ringsegmenten 2' abgedichtet werden, um eine Leckage von Heißgas aus dem Heißgasweg 5 radial nach außen über die Ringanordnung zu vermeiden - weil eine solche Leckage des Heißgases für den Wirkungsgrad des Triebwerks schädlich sein würde und außerdem durch das Erwärmen von Abschnitten des Gehäuses oder anderer Komponenten, die radial außerhalb der Ringanordnung angeordnet sind, unerwünschte Wirkungen verursachen kann.
Weil weiterhin wenigstens die Gaswegfläche 2x' des Ringsegments 2' den Heißgasweg 5 definiert oder im Heißgasweg 5 angeordnet ist, werden die Ringsegmente 2 oft durch das Zuführen von Kühlluft von einer radial äußeren Position der Ringanordnung in Richtung der Ringsegmente 2' gekühlt. Deshalb kann außerdem eine Abdichtung der Verbindung oder des Spalts G zwischen den Ringsegmenten 2' erforderlich sein, um eine unbeabsichtigte Leckage von Kühlluft in den Heißgasströmungsweg 5 zu vermeiden.
Um die Verbindung oder den Spalt G zwischen den Ringsegmenten 2' abzudichten, ist herkömmlich eine Nut GR, wie in 5A gezeigt ist, an jedem der Umfangsenden 2a', 2b' ausgebildet, wobei ein Dichtungselement S', wie in 4B gezeigt ist, in beide Nuten GR der gegenüberliegenden Umfangsenden 2a', 2b' benachbarter Ringsegmente 2' eingesetzt ist. Das Dichtungselement S' ist im Allgemeinen als eine Dichtungsplatte S' ausgebildet - deren eines Ende in die Nut GR eines Ringsegments 2' eingesetzt ist und deren gegenüberliegendes Ende in die Nut GR des benachbarten Ringsegments 2' eingesetzt ist. Der hohe Druck im Heißgasströmungsweg 5 während des Betriebs der Gasturbine presst das Dichtungselement S' gegen die Wände, die die Nuten GR definieren, wodurch eine Abdichtung des Spalts oder der Verbindung G erreicht wird.
Die oben beschriebene herkömmliche Dichtungstechnik leidet jedoch unter einem oder mehreren Nachteilen. Weil die herkömmlichen Dichtungselemente zusätzliche Elemente sind, die separat hergestellt und zusammengebaut werden müssen - werden die Kosten, die Zeit und der Aufwand, die zum Herstellen und Zusammenbauen der Gasturbine erforderlich sind, erhöht. Außerdem können die herkömmlichen Dichtungselemente während des Zusammenbauens falsch in eine oder beide der gegenüberliegenden Nuten eingesetzt werden oder während des Betriebs lose werden oder aus einer oder beiden gegenüberliegenden Dichtungsnuten fallen - wodurch die Abdichtung beeinträchtigt wird. Weil die herkömmlichen Dichtungselemente außerdem getrennt von den Ringsegmenten hergestellt werden, kann außerdem eine geringfügige Fehlanpassung der Abmessungen zu einer unbefriedigenden Abdichtung führen. Die geringfügige Fehlanpassung kann sich aus der Verwendung getrennter Herstellungsprozesse für das Dichtungselement und die Ringsegmente ergeben.
Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technik zum wirksamen Abdichten eines Spalts oder einer Verbindung zwischen benachbarten Ringsegmenten einer Ringanordnung einer Gasturbine zu schaffen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die obige Aufgabe wird durch eine Ringanordnung für eine Gasturbine gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst, der zu der vorliegenden Offenbarung hinzugefügt ist. Außerdem wird eine Gasturbine präsentiert, die die Ringanordnung enthält. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Technik sind in den abhängigen Ansprüchen bereitgestellt. Die Merkmale des unabhängigen Anspruchs können mit den Merkmalen der Ansprüche kombiniert werden, die vom unabhängigen Anspruch abhängig sind, wobei die Merkmale der abhängigen Ansprüche miteinander kombiniert werden können.
In einem ersten Aspekt der vorliegenden Technik wird eine Ringanordnung für eine Gasturbine geschaffen. Die Ringanordnung ist radial außerhalb einer Anordnung von in Umfangsrichtung angeordneten Schaufeln eines Rotors eines Gasturbinentriebwerks angeordnet. Die Ringanordnung enthält Ringsegmente, die in Umfangsrichtung einander benachbart angeordnet sind und ein erstes Umfangsende und ein zweites Umfangsende aufweisen, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Das erste Ende eines Ringsegments und das zweite Ende eines benachbarten Ringsegments der mehreren Ringsegmente sind einander zugewandt angeordnet. Am ersten Ende ist ein einteilig ausgebildeter, vorstehender Dichtungsabschnitt ausgebildet. Am zweiten Ende, das dem ersten Ende zugewandt ist, ist ein einteilig ausgebildeter, aufnehmender Dichtungsabschnitt ausgebildet. Der aufnehmende Dichtungsabschnitt nimmt den vorstehenden Dichtungsabschnitt auf, um eine Passverbindung oder eine Verriegelungsverbindung zwischen dem Ringsegment mit dem benachbarten Ringsegment zu bilden.
Mit anderen Worten, der erste Aspekt der vorliegenden Technik präsentiert eine Ringanordnung zum radial äußeren Anordnen, d. h., Umgeben oder Einkreisen, einer Anordnung von in Umfangsrichtung angeordneten Schaufeln eines Rotors eines Gasturbinentriebwerks.
Die Ringanordnung enthält mehrere Ringsegmente, die in Umfangsrichtung einan-der benachbart angeordnet sind. Jedes Ringsegment weist eine radial innere Gaswegfläche und eine radiale Außenfläche, die der Gaswegfläche gegenüberliegt, und ein erstes Ende und ein zweites Ende, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, auf.
Wenn das erste Ende eines Ringsegments und das zweite Ende eines benachbarten Ringsegments der mehreren Ringsegmente in der Ringanordnung positioniert sind, sind sie einander zugewandt angeordnet. Am ersten Ende ist ein einteilig ausgebildeter, vorstehender Dichtungsabschnitt ausgebildet. Am zweiten Ende, das dem ersten Ende zugewandt ist, ist ein einteilig ausgebildeter, aufnehmender Dichtungsabschnitt ausgebildet.
Der aufnehmende Dichtungsabschnitt nimmt den vorstehenden Dichtungsabschnitt auf und bildet dadurch eine Passverbindung zwischen dem Ringsegment und dem benachbarten Ringsegment.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt und der aufnehmende Dichtungsabschnitt können sich wechselseitig entsprechen oder einander entsprechen. Mit anderen Worten, eine Form und/oder eine Größe und/oder eine Abmessung und/oder ein Aufbau und/oder eine Position des vorstehenden Dichtungsabschnitts und des aufnehmenden Dichtungsabschnitts können miteinander übereinstimmen oder einander entsprechen, so dass der vorstehende Dichtungsabschnitt in die Aufnahmedichtung aufgenommen wird, wenn der vorstehende Dichtungsabschnitt eines Ringsegments und die Aufnahmedichtung eines weiteren Ringsegments einander benachbart angeordnet werden und relativ in Richtung zu einander, vorzugsweise entlang der Umfangsrichtung, bewegt werden.
Einfach ausgedrückt, der vorstehende Dichtungsabschnitt eines Ringsegments kann in die Aufnahmedichtung eines anderen Ringsegments vorzugsweise durch eine relative Gleitbewegung entlang der Umfangsrichtung geschoben werden.
Kurz gesagt, der vorstehende Dichtungsabschnitt und die Aufnahmedichtung können zueinander komplementär sein, so dass der vorstehende Dichtungsabschnitt in die Aufnahmedichtung gesteckt werden kann, vorzugsweise so, dass die radial innere Gaswegfläche des einen Ringsegments und die radial innere Gaswegfläche des weiteren Ringsegments einander benachbart angeordnet sind und vorzugsweise aneinander angrenzen und bevorzugter miteinander bündig sind.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt und der aufnehmende Dichtungsabschnitt können so an dem ersten Ende und dem zweiten Ende, das dem ersten Ende zugewandt ist, angeordnet sein, dass der vorstehende Dichtungsabschnitt und der aufnehmende Dichtungsabschnitt einander direkt zugewandt sind, wenn das erste Ende und das zweite Ende, das dem ersten Ende zugewandt ist, entlang der Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt und der entsprechende aufnehmende Dichtungsabschnitt können eine Längsform aufweisen und sich entlang einer axialen Richtung erstrecken. Der vorstehende Dichtungsabschnitt und der entsprechende aufnehmende Dichtungsabschnitt können sich entlang oder über eine axiale Länge des Ringsegments erstrecken, wobei sie sich vorzugsweise über eine gesamte axiale Länge des Ringsegments erstrecken können.
Der einteilig ausgebildete, vorstehende Dichtungsabschnitt kann am ersten Ende eines Ringsegments ausgebildet sein, während der einteilig ausgebildete, aufnehmende Dichtungsabschnitt am zweiten Ende eines benachbarten Ringsegments ausgebildet sein kann.
Alle Ringsegmente der Ringanordnung können zueinander völlig gleich sein.
Der einteilig ausgebildete, vorstehende Dichtungsabschnitt kann am ersten Ende jedes der Ringsegmente ausgebildet sein.
Der einteilig ausgebildete, aufnehmende Dichtungsabschnitt kann am zweiten Ende jedes der Ringsegmente ausgebildet sein.
Das erste Ende kann eine erste axiale Kante und eine zweite axiale Kante enthalten, die axial voneinander beabstandet sind.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt oder wenigstens ein erster Abschnitt des vorstehenden Dichtungsabschnitts kann so ausgebildet sein, dass er sich von der ersten axialen Kante zur zweiten axialen Kante des ersten Endes erstreckt.
Das zweite Ende kann eine erste axiale Kante und eine zweite axiale Kante enthalten, die axial voneinander beabstandet sind.
Der aufnehmende Dichtungsabschnitt oder wenigstens ein erster Abschnitt des aufnehmenden Dichtungsabschnitts kann sich von der ersten axialen Kante bis zur zweiten axialen Kante des zweiten Endes erstrecken. Der aufnehmende Dichtungsabschnitt kann dem vorstehenden Dichtungsabschnitt oder dem ersten Abschnitt des vorstehenden Dichtungsabschnitts entsprechen.
Das erste Ende kann eine erste radiale Kante und eine zweite radiale Kante enthalten, die radial voneinander beabstandet sind.
Wenigstens ein zweiter Abschnitt des vorstehenden Dichtungsabschnitts kann sich in Richtung der ersten radialen Kante und/oder in Richtung der zweiten radialen Kante des ersten Endes erstrecken.
Das zweite Ende kann eine erste radiale Kante und eine zweite radiale Kante enthalten, die radial voneinander beabstandet sind.
Wenigstens ein zweiter Abschnitt des aufnehmenden Dichtungsabschnitts kann sich in Richtung der ersten radialen Kante und/oder in Richtung der zweiten radialen Kante des zweiten Endes erstrecken und kann dem zweiten Abschnitt des vorstehenden Dichtungsabschnitts entsprechen.
Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des vorstehenden Dichtungsabschnitts können einander schneiden oder miteinander verbunden sein, d. h., der zweite Abschnitt kann sich vom ersten Abschnitt erstrecken.
Ähnlich können der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des aufnehmenden Dichtungsabschnitts einander schneiden oder miteinander verbunden sein, d. h., der zweite Abschnitt kann sich vom ersten Abschnitt erstrecken und kann dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des vorstehenden Dichtungsabschnitts entsprechen.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt und/oder der aufnehmende Dichtungsabschnitt können einer Umfangsrichtung folgend gekrümmt sein, entlang der die Ringsegmente angeordnet sind.
Eine Dicke des vorstehenden Dichtungsabschnitts kann kleiner als eine Dicke des ersten Endes des Ringsegments sein, an dem der vorstehende Dichtungsabschnitt ausgebildet ist.
Eine Dicke des aufnehmenden Dichtungsabschnitts kann kleiner als eine Dicke des zweiten Endes des Ringsegments sein, an dem der aufnehmende Dichtungsabschnitt ausgebildet ist.
Die Dicken können entlang einer radialen Richtung gemessen werden.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt kann wenigstens eine vorstehende Lippe oder Schiene enthalten oder als wenigstens eine vorstehende Lippe oder Schiene ausgebildet sein, die von einer Umfangsseitenfläche am ersten Ende nach außen ausgeht.
Der aufnehmende Dichtungsabschnitt kann wenigstens eine Aufnahmenut enthalten oder als wenigstens eine Aufnahmenut ausgebildet sein, die von einer Umfangsseitenfläche am zweiten Ende nach innen ausgespart ist.
Die wenigstens eine Aufnahmenut kann der wenigstens einen vorstehenden Lippe des vorstehenden Dichtungsabschnitts entsprechen, so dass die vorstehende Lippe in die Aufnahmenut aufgenommen ist, wenn der vorstehende Dichtungsabschnitt und der aufnehmende Dichtungsabschnitt in der Umfangsrichtung benachbart angeordnet sind.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt, z. B. die vorstehende Lippe oder Schiene, kann so geformt sein, dass er dem Umriss oder der Form des ersten Endes vorzugsweise der Umfangsseitenfläche am ersten Ende entspricht. Der aufnehmende Dichtungsabschnitt, z. B. die Aufnahmenut, kann entsprechend der Form des vorstehenden Dichtungsabschnitts geformt sein.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt, z. B. die vorstehende Lippe oder Schiene, kann entsprechend einem Gerüst oder topologischen Gerüst des ersten Endes vorzugsweise der Umfangsseitenfläche des ersten Endes geformt und entlang einem Gerüst oder topologischen Gerüst des ersten Endes vorzugsweise der Umfangsseitenfläche des ersten Endes angeordnet sein. Der aufnehmende Dichtungsabschnitt, z. B. die Aufnahmenut, kann entsprechend der Form des vorstehenden Dichtungsabschnitts geformt sein.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt, z. B. die vorstehende Lippe oder Schiene, kann sich entlang des gesamten Gerüsts oder topologischen Gerüsts des ersten Endes vorzugsweise der Umfangsseitenfläche am ersten Ende erstrecken. Der aufnehmende Dichtungsabschnitt, z. B. die Aufnahmenut, kann entsprechend der Form des vorstehenden Dichtungsabschnitts geformt sein.
Das Gerüst oder topologische Gerüst des vorstehenden Dichtungsabschnitts und das Gerüst oder topologische Gerüst des ersten Endes vorzugsweise der Umfangsseitenfläche am ersten Ende können überlappen.
Das Ringsegment kann einen oder mehrere Befestigungsabschnitte enthalten, um das Ringsegment an dem Ringträger zu befestigen. Der Befestigungsabschnitt kann sich in Umfangsrichtung erstrecken und kann Umfangsflächen am ersten Ende und am zweiten Ende enthalten. Die Umfangsfläche des Befestigungsabschnitts am ersten Ende kann mit der Umfangsseitenfläche am ersten Ende bündig sein, um eine kontinuierliche Umfangsseitenfläche am ersten Ende zu bilden. Ähnlich kann die Umfangsfläche des Befestigungsabschnitts am zweiten Ende mit der Umfangsseitenfläche am zweiten Ende bündig sein, um eine kontinuierliche Umfangsseitenfläche am zweiten Ende zu bilden.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt, z. B. die vorstehende Lippe oder Schiene, kann entsprechend einem Gerüst oder topologischen Gerüst des ersten Endes vorzugsweise der kontinuierlichen Umfangsseitenfläche am ersten Ende geformt oder entlang einem Gerüst oder topologischen Gerüst des ersten Endes vorzugsweise der kontinuierlichen Umfangsseitenfläche am ersten Ende angeordnet sein. Der aufnehmende Dichtungsabschnitt, z. B. die Aufnahmenut, kann entsprechend der Form des vorstehenden Dichtungsabschnitts geformt sein.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt, z. B. die vorstehende Lippe oder Schiene, kann sich entlang dem gesamten Gerüst oder topologischen Gerüst des ersten Endes vorzugsweise der kontinuierlichen Umfangsseitenfläche am ersten Ende erstrecken. Der aufnehmende Dichtungsabschnitt, z. B. die Aufnahmenut, kann entsprechend der Form des vorstehenden Dichtungsabschnitts geformt sein.
Der Begriff ‚Gerüst‘ oder ‚topologisches Gerüst‘ einer Form, wie er hier verwendet wird, kann eine dünne Version oder eine Linie bedeuten, die zu den Grenzen der Form äquidistant ist. Das ‚Gerüst‘ oder ‚topologische Gerüst‘ kann außerdem als Mittelachse bezeichnet werden und ist in der Technik der Formanalyse wohlbekannt und ist folglich um der Kürze willen hier nicht ausführlicher beschrieben worden.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt kann ferner wenigstens eine gegenüberliegende vorstehende Lippe enthalten, die von der Umfangsseitenfläche am zweiten Ende nach außen ausgeht.
Der aufnehmende Dichtungsabschnitt kann ferner wenigstens eine gegenüberliegende Aufnahmenut enthalten, die von der Umfangsseitenfläche am ersten Ende nach innen ausgespart ist und die wenigstens einer gegenüberliegenden vorstehenden Lippe des vorstehenden Dichtungsabschnitts entspricht.
Kurz gesagt, das erste Ende eines Ringsegments kann wenigstens einen vorstehenden Dichtungsabschnitt und wenigstens einen aufnehmenden Dichtungsabschnitt enthalten, während das zweite Ende eines benachbarten Ringsegments außerdem wenigstens einen vorstehenden Dichtungsabschnitt und wenigstens einen aufnehmenden Dichtungsabschnitt enthalten kann. Der wenigstens eine vorstehende Dichtungsabschnitt des einen Ringsegments und der wenigstens eine aufnehmende Dichtungsabschnitt des benachbarten Ringsegments können einander entsprechen. Ähnlich können der wenigstens eine vorstehende Dichtungsabschnitt des benachbarten Ringsegments und der wenigstens eine aufnehmende Dichtungsabschnitt des einen Ringsegments einander entsprechen.
Der wenigstens eine vorstehende Dichtungsabschnitt des einen Ringsegments und der wenigstens eine aufnehmende Dichtungsabschnitt des benachbarten Ringsegments können einander entsprechen. Ähnlich können der wenigstens eine vorstehende Dichtungsabschnitt des benachbarten Ringsegments und der wenigstens eine aufnehmende Dichtungsabschnitt des einen Ringsegments einander entsprechen.
In der Ringanordnung können die Abschnitte von wenigstens zwei vorstehenden Lippen der einen oder der mehreren vorstehenden Lippen parallel angeordnet und voneinander beabstandet sein.
Ähnlich können Abschnitte von wenigstens zwei Aufnahmenuten der einen oder der mehreren Aufnahmenuten parallel angeordnet und voneinander beabstandet sein, was den Abschnitten der wenigstens zwei vorstehenden Lippen entspricht.
Die eine oder die mehreren vorstehenden Lippen können wenigstens eine flache Spitze, eine kegelförmige Spitze, eine abgerundete Spitze oder eine gegabelte Spitze umfassen. Die eine oder die mehreren Aufnahmenuten können entsprechend geformt sein oder nicht.
Wenigstens eines der Ringsegmente kann zum Befestigen des Ringsegments an einem Ringträger eines Stators des Gasturbinentriebwerks einen oder mehrere Befestigungsabschnitte enthalten, die sich von der Außenfläche des Ringsegments radial nach außen erstrecken.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt und der aufnehmende Dichtungsabschnitt können so ausgebildet sein, dass sie sich entlang einer Oberfläche des einen oder der mehreren Befestigungsabschnitte erstrecken.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Technik präsentiert eine Gasturbine, die wenigstens eine Ringanordnung enthält. Die wenigstens eine Ringanordnung ist gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Technik.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Technik präsentiert ein Verfahren zum Herstellen einer Ringanordnung. Die Ringanordnung ist gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Technik. Das Verfahren enthält das additive Fertigen wenigstens eines der Ringsegmente der Ringanordnung.
In dem additiven Fertigungsschritt können der vorstehende Dichtungsabschnitt und der aufnehmende Dichtungsabschnitt des Ringsegments zusammen mit dem Herstellen des verbleibenden Abschnitts des Ringsegments hergestellt werden.
Alternativ kann in dem additiven Fertigungsschritt der vorstehende Dichtungsabschnitt zusammen mit dem Herstellen des verbleibenden Abschnitts des Ringsegments mit Ausnahme des aufnehmenden Dichtungsabschnitts des Ringsegments hergestellt werden. Der aufnehmende Dichtungsabschnitt des Ringsegments kann unter Verwendung einer weiteren Herstellungstechnik, wie z. B. der maschinellen Bearbeitung, hergestellt werden.
Ferner kann alternativ ein Abschnitt des Ringsegments durch irgendeine bekannte Herstellungstechnik, wie z. B. Gießen oder additives Fertigen, geformt werden, wobei anschließend, nachdem der Abschnitt gebildet worden ist, in dem additiven Fertigungsschritt des Verfahrens der vorliegenden Technik der vorstehende Dichtungsabschnitt hergestellt werden kann. Der aufnehmende Dichtungsabschnitt des Ringsegments kann unter Verwendung einer weiteren Herstellungstechnik, wie z. B. der maschinellen Bearbeitung, nach oder vor dem Ausführen des additiven Fertigungsschritts des Verfahrens der vorliegenden Technik gebildet werden.
Figurenliste
Unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Technik, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet, werden die oben erwähnten Attribute und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Technik und die Art, sie zu erreichen, offensichtlicher und wird die vorliegende Technik selbst besser verstanden; es zeigen:

1 eine Schnittansicht eines Abschnitts einer beispielhaften Ausführungsform einer Gasturbine, in die eine beispielhafte Ausführungsform einer Ringanordnung der vorliegenden Technik eingebaut sein kann;
2A eine Position eines Ringsegments, das die Ringanordnung bildet;
2B einen Abschnitt A der 2A;
3 eine perspektivische Ansicht einer Ringanordnung, die mehrere Ringsegmente enthält, die in Umfangsrichtung angeordnet sind, um die Ringanordnung zu bilden;
4A eine Querschnittsansicht der Ringanordnung, die die mehreren Ringsegmente enthält, die in Umfangsrichtung angeordnet sind, um die Ringanordnung zu bilden;
4B einen Abschnitt B der 4A und eine herkömmliche Dichtung zwischen zwei benachbarten herkömmlich bekannten Ringsegmenten;
4C den Abschnitt B der 4A und eine Dichtung zwischen zwei benachbarten Ringsegmenten der vorliegenden Technik;
5A eine beispielhafte Struktur des in 4B gezeigten herkömmlich bekannten Ringsegments;
5B eine beispielhafte Ausführungsform des Ringsegments der in 4C gezeigten Technik, die einen vorstehenden Dichtungsabschnitt an einem ersten Ende des Ringsegments und einen aufnehmenden Dichtungsabschnitt an einem zweiten Ende des Ringsegments darstellt;
5C verschiedene beispielhafte Ausführungsformen des vorstehenden Dichtungsabschnitts der vorliegenden Technik;
5D verschiedene beispielhafte Ausführungsformen des aufnehmenden Dichtungsabschnitts der vorliegenden Technik;
6A eine perspektivische Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Ringsegments der vorliegenden Technik;
6B eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform der Ringanordnung, in der zwei Ringsegmente, wie in 6A gezeigt ist, der vorliegenden Technik miteinander zusammengebaut sind;
7A eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform des vorstehenden Dichtungsabschnitts am ersten Ende des Ringsegments nach 6A;
7B eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform des aufnehmenden Dichtungsabschnitts am zweiten Ende des Ringsegments nach 6A;
8A-D verschiedene Ansichten einer beispielhaften Ausführungsform des Ringsegments und der durch das Ringsegment ausgebildeten Ringanordnung gemäß der vorliegenden Technik;
9A-D verschiedene Ansichten einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Ringsegments und der durch das Ringsegment ausgebildeten Ringanordnung gemäß der vorliegenden Technik;
10A-D verschiedene Ansichten einer nochmals weiteren beispielhaften Ausführungsform des Ringsegments und der durch das Ringsegment ausgebildeten Ringanordnung gemäß der vorliegenden Technik;
11A, B verschiedene beispielhafte Ausführungsformen des vorstehenden Dichtungsabschnitts und des aufnehmenden Dichtungsabschnitts gemäß der vorliegenden Technik; und
12 verschiedene beispielhafte Ausführungsformen, die unterschiedliche Formen des vorstehenden Dichtungsabschnitts und des aufnehmenden Dichtungsabschnitts gemäß der vorliegenden Technik darstellen.

Im Folgenden werden die oben erwähnten und andere Merkmale der vorliegenden Technik ausführlich beschrieben. Verschiedene Ausführungsformen werden bezüglich der Zeichnung beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um überall auf gleiche Elemente zu verweisen. In der folgenden Beschreibung werden zum Zweck der Erklärung zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein umfassendes Verständnis einer oder mehrerer Ausführungsformen zu schaffen. Es kann angegeben werden, dass die veranschaulichten Ausführungsformen vorgesehen sind, die Erfindung zu erklären und nicht einzuschränken. Es kann offensichtlich sein, dass derartige Ausführungsformen ohne diese spezifischen Einzelheiten praktiziert werden können.
1 zeigt ein Beispiel einer Gasturbine oder eines Gasturbinentriebwerks 10 in einer Schnittansicht, die mit den beispielhaften Darstellungen nach den 2-4A weiter erklärt worden ist.
Die Gasturbine 10 kann in der Strömungsreihenfolge einen Einlass 12, einen Kompressor oder Kompressorabschnitt 14, einen Brennkammerabschnitt 16 und einen Turbinenabschnitt 18 umfassen, die im Allgemeinen in der Strömungsreihenfolge und im Allgemeinen um die und in der Richtung einer Längs- oder Rotationsachse 20 angeordnet sind. Die Gasturbine 10 kann ferner eine Welle 22 umfassen, die um die Rotationsachse 20 drehbar ist und die sich longitudinal durch die Gasturbine 10 erstreckt. Die Welle 22 kann den Turbinenabschnitt 18 antriebsmäßig mit dem Kompressorabschnitt 14 verbinden.
Im Betrieb der Gasturbine 10 wird die durch den Lufteinlass 12 aufgenommene Luft 24 durch den Kompressorabschnitt 14 verdichtet und dem Verbrennungsabschnitt oder Brennerabschnitt 16 zugeführt. Der Brennerabschnitt 16 kann ein Brennerplenum 26, eine oder mehrere Brennkammern 28 und wenigstens einen Brenner 30, der an jeder Brennkammer 28 befestigt ist, umfassen. Die durch den Kompressor 14 strömende Druckluft kann in einen Diffusor 32 eintreten und aus dem Diffusor 32 in das Brennerplenum 26 ausgestoßen werden, von wo aus ein Teil der Luft in den Brenner 30 eintreten kann und mit einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff vermischt wird. Das Luft/BrennstoffGemisch wird dann verbrannt, wobei das Verbrennungsgas 34 oder Arbeitsgas von der Verbrennung durch die Brennkammer 28 über einen Übergangskanal 17 zum Turbinenabschnitt 18 geleitet wird.
Diese beispielhafte Gasturbine 10 kann eine rohrförmige Brennkammerabschnittsanordnung 16 aufweisen, die durch eine ringförmige Anordnung von Brennkammerbehältern 19 gebildet wird, die jeweils den Brenner 30 und die Brennkammer 28 aufweisen, wobei der Übergangskanal 17 einen im Allgemeinen kreisförmigen Einlass, der mit der Brennkammer 28 verbunden ist, und einen Auslass in der Form eines Ringsegments aufweist. Eine ringförmige Anordnung von Auslässen des Übergangskanals kann einen Ringraum bilden, um die Verbrennungsgase zur Turbine 18 zu leiten.
Der Turbinenabschnitt 18 kann eine Anzahl von schaufeltragenden Scheiben 36 umfassen, die an der Welle 22 befestigt sind. Im vorliegenden Beispiel sind zwei Scheiben 36 dargestellt, die jeweils eine ringförmige Anordnung von Turbinenschaufeln 38 tragen. Die Anzahl der schaufeltragenden Scheiben könnte jedoch unterschiedlich sein, d. h., nur eine Scheibe oder mehr als zwei Scheiben. 4A zeigt außerdem beispielhaft eine Anordnung (die außerdem als eine Stufe von Turbinenschaufeln 38 oder eine Turbinenschaufelstufe 38 bezeichnet wird) von Turbinenschaufeln 38, die in Umfangsrichtung an der Scheibe 36 angeordnet sind. Zusätzlich können zwischen den Stufen der ringförmigen Anordnungen von Turbinenschaufeln 38 Leitschaufeln 40 angeordnet sein, die an einem Stator 42 der Gasturbine 10 befestigt sind. Zwischen dem Ausgang der Brennkammer 28 und den führenden Turbinenschaufeln 38 können Einlassleitschaufeln 44 vorgesehen sein, die die Strömung des Arbeitsgases auf die Turbinenschaufeln 38 lenken.
Das Verbrennungsgas aus der Brennkammer 28 tritt in den Turbinenabschnitt 18 ein und strömt in einem Heißgasweg 5. Das Verbrennungsgas, das außerdem als Heißgas, Verbrennungsprodukt oder Arbeitsgas bezeichnet wird, treibt die Turbinenschaufeln 38 an, die wiederum die Welle 22 drehen. Die Leitschaufeln 40, 44 dienen dazu, den Winkel des Verbrennungs- oder Arbeitsgases auf den Turbinenschaufeln 38 zu optimieren.
Der Turbinenabschnitt 18 treibt den Kompressorabschnitt 14 an. Der Kompressorabschnitt 14 kann eine axiale Reihe von Leitschaufelstufen 46 und Rotorschaufelstufen 48 umfassen. Die Rotorschaufelstufen 48 können eine Rotorscheibe umfassen, die eine ringförmige Anordnung von Schaufeln trägt.
Das Gasturbinentriebwerk 10 kann außerdem ein Gehäuse 50 umfassen, das den Rotor R umgibt und die Statorstufen trägt. Die 2A und 3 stellen ein derartiges Gehäuse 50 beispielhaft dar. Das Gehäuse 50 kann ein Außengehäuse des Gasturbinentriebwerks sein.
Wie in den 3 und 4A beispielhaft gezeigt ist, enthält das Gasturbinentriebwerk 10 eine Ringanordnung 1, die außerdem als ein Deckband oder Deckbandring oder ringförmiges Deckband oder Strömungswegring bezeichnet wird, die in Umfangsrichtung um die Rotationsachse 20 des Gasturbinentriebwerks 10 und radial außerhalb der rotierenden Turbinenschaufeln 38, d. h., beabstandet und den Schaufelspitzen 38a der Turbinenschaufeln 38 zugewandt angeordnet ist. Es kann angegeben werden, dass die Turbinenschaufeln 38 in 3 um der Einfachheit willen nicht dargestellt worden sind.
Die Ringanordnung 1 ist ein stationärer Abschnitt. Die Ringanordnung 1 kann einen Abschnitt der radial äußeren Begrenzung des Heißgasströmungsweges 5 definieren. Die Ringanordnung 1 kann das Verbrennungsgas auf den Gasströmungsweg 5 beschränken, so dass das Verbrennungsgas mit maximalem Wirkungsgrad genutzt wird, um den Rotor R des Gasturbinentriebwerks 10 zu drehen.
Wie in 3 gezeigt ist, kann das Gehäuse 50 radial außerhalb der Ringanordnung 1 angeordnet sein. Die Ringanordnung 1 kann in dem Gehäuse 50 so untergebracht sein, dass ein Raum 50s dazwischen definiert ist - der im Folgenden außerdem als ein Außenraum 50s bezeichnet wird. Der Außenraum 50s kann im Allgemeinen für eine Kühlluftströmung verwendet werden, um Kühlluft z. B. von dem Kompressorabschnitt 14 (wie in 1 gezeigt ist) der Gasturbine der Ringanordnung 1 zuzuführen.
Die vorliegende Technik wird bezüglich der obigen beispielhaften Gasturbine beschrieben, die eine einzige Welle oder Rolle aufweist, die einen einzelnen, mehrstufigen Kompressor und eine einzelne, ein- oder mehrstufige Turbine verbindet. Es sollte jedoch erkannt werden, dass die vorliegende Technik ebenso auf Triebwerke mit zwei oder drei Wellen anwendbar ist, die für Industrie-, Luftfahrt- oder Schiffsanwendungen verwendet werden können.
Die Begriffe, wie z. B. stromaufwärts und stromabwärts und außerdem axial stromaufwärts und stromabwärts, beziehen sich auf die Strömungsrichtung der Luftströmung und/oder der Arbeitsgasströmung durch das Triebwerk oder beziehen sich im Allgemeinen auf eine Richtung, die sich vom Kompressorabschnitt 14 in Richtung des Turbinenabschnitts 18 durch das Triebwerk erstreckt, wenn es nicht anders angegeben ist. Die Begriffe axial, radial und in Umfangsrichtung werden bezüglich der Rotationsachse 20 der Gasturbine 10 eingesetzt. Mit anderen Worten, die Begriffe ‚axial‘, ‚radial‘ und ‚in Umfangsrichtung‘, wie sie überall in der vorliegenden Beschreibung verwendet werden, wenn es nicht anders angegeben ist, werden bezüglich der axialen Richtung 20a, der radialen Richtung 20r und der Umfangsrichtung 20c - bezüglich der Rotationsachse 20 der Gasturbine 10 -, wie im Beispiel nach 3 und außerdem gegebenenfalls in den Beispielen anderer Figuren gezeigt ist, eingesetzt. Die Begriffe, wie z. B. axial ‚innen‘, ‚nach innen‘ und ähnliche Begriffe, können als in Richtung der Rotationsachse 20 verstanden werden, während ähnliche Begriffe, wie z. B. axial ‚außen‘, ‚nach außen‘ und ähnliche Begriffe, als von der Rotationsachse 20 weg verstanden werden können.
Im Folgenden ist die Ringanordnung 1 der vorliegenden Technik bezüglich der beispielhaften Darstellungen der 3, 4A, 4C und der 5B-12 weiter erklärt worden.
Wie in 4A beispielhaft gezeigt ist, enthält die Ringanordnung 1 mehrere stationäre Ringsegmente 2 (die außerdem als Deckbandsegmente bezeichnet werden), die in Umfangsrichtung, d. h., entlang der Umfangsrichtung 20c, um die Rotationsachse 20 des Gasturbinentriebwerks 1 und radial nach außen, d. h., auswärts entlang der radialen Richtung 20r, der rotierenden Turbinenschaufeln 38 zusammengebaut sind.
Die Ringsegmente 2 weisen im Allgemeinen eine gekrümmte Form auf und bilden, wenn sie in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, die vollständige Ringanordnung 1, die wenigstens einen Abschnitt einer äußeren Begrenzung des Heißgaswegs 5 definiert.
Es kann angegeben werden, dass die Anzahl der in 3 und 4A dargestellten Ringsegmente 2 lediglich für Beispielzwecke ist, wobei die Ringanordnung 1 zwei oder mehr Ringsegmente 2 umfassen kann, die von der Anzahl der in 3 und 4A dargestellten Ringsegmente 2 verschieden sind.
4C veranschaulicht schematisch Abschnitte von zwei benachbart angeordneten Ringsegmenten 201, 202 gemäß der vorliegenden Technik. Wie in den 4A und 4C beispielhaft gezeigt ist, sind die Ringsegmente 2 in Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse 20 oder der Mittelachse 20 des Gasturbinentriebwerks 10 angeordnet. 5B stellt eine beispielhafte Struktur der Ringsegmente 2 dar.
Wie in 5B beispielhaft dargestellt ist, weist jedes der Ringsegmente 2 eine radiale Innenfläche 2x, die radial nach innen gewandt ist und den Heißgasweg 5 definiert und folglich außerdem als eine Innenfläche 2x oder eine Gaswegfläche 2x bezeichnet werden kann, eine radiale Außenfläche, die von der Innenfläche 2x radial beabstandet ist und radial nach außen, z. B. in Richtung des Gehäuses 50, gewandt ist, eine erste und eine zweite axiale Oberfläche 2m, 2n, die in der axialen Richtung 20a der Gasturbine voneinander beabstandet sind, und eine erste Umfangsseitenfläche 2a oder ein erstes Umfangsende 2a (das im Folgenden außerdem als das erste Ende 2a bezeichnet wird) und eine zweite Umfangsseitenfläche 2b oder ein zweites Umfangsende 2b (das im Folgenden außerdem als das zweite Ende 2b bezeichnet wird) auf. Das erste Ende 2a und das zweite Ende 2b sind entlang der Umfangsrichtung 2c bezüglich der Rotationsachse 20 des Gasturbinentriebwerks 10 voneinander beabstandet.
Um die Ringanordnung 1 zusammenzubauen, wird das erste Ende 2a eines der Ringsegmente 2, z. B. des in 4A und 4C gezeigten ersten Ringsegments 201, in Umfangsrichtung dem zweiten Ende 2b des zweiten Ringsegments 202 benachbart und/oder zugewandt angeordnet. Das zweite Ringsegment 202 ist ein weiteres Ringsegment 2, das neben dem ersten Ringsegment 201 oder in Umfangsrichtung dem ersten Ringsegment 201 benachbart angeordnet ist.
Mit anderen Worten, in der Ringanordnung 1 sind die ersten Enden 2a jedes Ringsegments 2 dem zweiten Ende 2b eines benachbarten Ringsegments 202 zugewandt angeordnet.
Die mehreren Ringsegmente 2 umgeben die Schaufelanordnung, nachdem sie zusammengebaut worden sind. Mit anderen Worten, die zusammengebauten Ringsegmente 2 bilden die Ringanordnung 1, die die Schaufelanordnung umgibt oder einkreist.
Wie aus 2B erkannt werden kann, können die erste und die zweite axiale Oberfläche 2m, 2n jedes Ringsegments 2 einer Statorleitschaufel 40, 44 zugewandt angeordnet sein. Außerdem können, wie in 2B gezeigt ist, zwei Befestigungsabschnitte 71, 72, z. B. Befestigungshaken, von der Außenfläche 2e jedes Ringsegments 2 ausgehen und zusammenwirkend mit einem Ringträger 3 angeordnet sein, wodurch sie am Stator des Gasturbinentriebwerks 10, z. B. am Gehäuse 50, befestigt sind. Die Befestigungsabschnitte 71, 72 können in entsprechende Haken 3a, 3b des Ringträgers 3 eingreifen oder eingehakt sein.
Wie in 4C gezeigt ist, sind die Verbindungen oder Spalte G zwischen in Umfangsrichtung angeordneten benachbarten Ringsegmenten 2 der Ringanordnung 1 durch eine Dichtung oder Dichtungsanordnung S abgedichtet. Die Dichtung S verhindert, dass eine Leckage aus der kalten Sekundärströmung in den Heißgasweg eintritt und einen ungesteuerten Gasstreifen aufweist, der die Leistung verringert und sogar die Integrität des Abschnitts, d. h., der Abschnitte, die die Leckage umgeben, beeinträchtigen könnte.
Die Dichtungsanordnung S ist eine Umfangsdichtung. Die Dichtungsanordnung S gemäß der vorliegenden Technik enthält einen vorstehenden Dichtungsabschnitt 92 und einen aufnehmenden Dichtungsabschnitt 94. Der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 und/oder der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 sind einteilig mit dem Ringsegment 2 ausgebildet, in dem der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 und/oder der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 enthalten sind. Mit anderen Worten, die Dichtung S errichtet zusammen mit dem Ringsegment 2 eine Entität der Umfangsdichtung. Die Dichtung S selbst ist der Verbinder oder Befestigungsmechanismus der Spaltflächen. Einfach ausgedrückt, die Dichtung S ist sowohl der Verbinder oder Befestigungsmechanismus benachbarter Ringsegmente 2 als auch die Dichtung für den Spalt zwischen den so verbundenen benachbarten Ringsegmenten 2. Die benachbarten Ringsegmente 2 können folglich nur durch die Dichtung S miteinander verbunden oder aneinander befestigt sein, d. h., sie können keine anderen Verbindungs- oder Befestigungsstrukturen zum Verbinden benachbarter Ringsegmente 2 aufweisen. Die 5B-7B zeigen schematisch die Beispiele des vorstehenden Dichtungsabschnitts 92 und des aufnehmenden Dichtungsabschnitts 94.
Mit anderen Worten, das erste Ende 2a des ersten Ringsegments 201 enthält den vorstehenden Dichtungsabschnitt 92, der einteilig mit dem ersten Ringsegment 201 ausgebildet ist, während das zweite Ende 2b des zweiten Ringsegments 202 den aufnehmenden Dichtungsabschnitt 94 enthält, der einteilig mit dem zweiten Ringsegment 202 ausgebildet ist.
Der Ausdruck ‚einteilig ausgebildet‘ oder ähnliche Begriffe, wie sie in der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, bedeuten als ein Teil oder ein Stück oder als eine Einheit oder als eine strukturelle Entität oder als ein Element ausgebildet oder zusammen ausgebildet oder als eine strukturelle Einheit oder als eine kontinuierliche strukturelle Einheit ausgebildet. Der Ausdruck ‚einteilig ausgebildet‘ kann außerdem im Voraus vor dem Einbau in die Ringanordnung 1 hergestellt bedeuten. Weil der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 und der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 einteilig ausgebildet sind, kann die Dichtungsanordnung S als einteilige Dichtung S bezeichnet oder verstanden werden.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 kann z. B. als eine oder mehrere vorstehende Lippen 92L ausgebildet sein, die von einer Umfangsseitenfläche C1 am ersten Ende 2a nach außen ausgehen, während der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 als eine oder mehrere Aufnahmenuten 94G ausgebildet sein kann, die von einer Umfangsseitenfläche C2 am zweiten Ende 2b nach innen ausgespart sind, die der einen oder den mehreren vorstehenden Lippen 92L des vorstehenden Dichtungsabschnitts 92 entsprechen.
Eine Dicke des vorstehenden Dichtungsabschnitts 92 kann kleiner als eine Dicke des ersten Endes 2a des Ringsegments 2 sein, an dem der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 ausgebildet ist. Die Dicken werden entlang der radialen Richtung 20r gemessen.
Weiterhin kann, wie im Beispiel nach 5B gezeigt ist, der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 oder die vorstehende Lippe oder Schiene, wenn der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 so ausgebildet ist, der Umfangsrichtung 20c folgend oder entlang der Umfangsrichtung 20c gekrümmt sein oder der Umfangsrichtung 20c entsprechen, entlang derer die mehreren Ringsegmente 2 angeordnet sind. Ähnlich kann der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 oder die Aufnahmenut oder -aussparung, wenn der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 so ausgebildet ist, der Umfangsrichtung 20c folgend oder entlang der Umfangsrichtung 20c gekrümmt sein oder der Umfangsrichtung 20c entsprechen, entlang derer die mehreren Ringsegmente 2 angeordnet sind.
Der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 des zweiten Ringsegments 202 nimmt den vorstehenden Dichtungsabschnitt 92 des ersten Ringsegments 201 auf, um eine Passverbindung zwischen dem ersten Ringsegment 201 und dem zweiten Ringsegment 202 zu bilden, wie in 6B gezeigt ist, in der der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 des ersten Ringsegments 201, wie in 6A gezeigt ist, mit dem aufnehmenden Dichtungsabschnitt 94 des zweiten Ringsegments 202 zusammengebaut oder in den aufnehmenden Dichtungsabschnitt 94 des zweiten Ringsegments 202 eingesetzt ist. Der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 kann z. B. in den aufnehmenden Dichtungsabschnitt 94 einsetzbar sein, so dass der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 innerhalb des aufnehmenden Dichtungsabschnitts 94 untergebracht ist oder sitzt, wenn er darin eingesetzt ist.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 und der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 können wechselseitig ergänzende Formen aufweisen, die vorliegende Technik ist jedoch nicht darauf eingeschränkt.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 kann, wenn er in den aufnehmenden Dichtungsabschnitt 94 aufgenommen ist, einen wechselseitigen Kontakt von Oberfläche zu Oberfläche aufweisen. Es kann jedoch außerdem einen Luftspalt zwischen den Abschnitten des vorstehenden Dichtungsabschnitts 92 und des aufnehmenden Dichtungsabschnitts 94 geben. Der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 kann, wenn er in den aufnehmenden Dichtungsabschnitt 94 aufgenommen ist, wechselseitig reibschlüssig eingepasst sein, ist aber nicht darauf eingeschränkt. In einem weiteren Beispiel können eine Form und Abmessung des vorstehenden Dichtungsabschnitts 92 so sein, dass, wenn sich der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 in einem Aufnahmezustand in den aufnehmenden Dichtungsabschnitt 94 befindet und das Gasturbinentriebwerk 10 betriebsbereit ist, ein Druck des durch den Heißgasweg 5 strömenden Heißgases den vorstehenden Dichtungsabschnitt 92 in Richtung des aufnehmenden Dichtungsabschnitts 94 pressen kann, z. B. den vorstehenden Dichtungsabschnitt 92 in Richtung einer den aufnehmenden Dichtungsabschnitt 94 definierenden Wand oder Oberfläche in einer radialen Auswärtsrichtung bezüglich der Rotationsachse 20 des Gasturbinentriebwerks 10 pressen kann. Im Ergebnis des Pressens kann ein Luftspalt zwischen dem vorstehenden Dichtungsabschnitt 92 und dem aufnehmenden Dichtungsabschnitt 94 minimiert werden und/oder können der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 und der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 einen Zustand des gegenseitigen Kontakts von Oberfläche zu Oberfläche annehmen.
Folglich ist im Ergebnis dessen, dass der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 des ersten Ringsegments 201 in den aufnehmenden Dichtungsabschnitt 94 des zweiten Ringsegments 202 aufgenommen ist, oder im Ergebnis des Ineinandergreifens zwischen dem vorstehenden Dichtungsabschnitt 92 des ersten Ringsegments 201 und dem aufnehmenden Dichtungsabschnitt 94 des zweiten Ringsegments 202 die Dichtungsanordnung S verwirklicht, wobei die Verbindung oder der Spalt G zwischen dem ersten Ringsegment 201 und dem zweiten Ringsegment 202 abgedichtet ist. Die Dichtungsanordnung kann hier eine Anordnung bedeuten, die wenigstens teilweise einen Druckverlust in dem Heißgasweg vermeidet oder die mit anderen Worten eine Leckage von Heißgas aus dem Heißgasweg 5 in einen Raum, wie z. B. den Außenraum 50c, radial nach außen über die Verbindung oder den Spalt G zwischen benachbart angeordneten Ringsegmenten 2 wenigstens teilweise vermeidet.
Die Dichtungsfunktion der Dichtungsanordnung S kann durch gegenseitigen Kontakt von Oberfläche zu Oberfläche zwischen dem vorstehenden Dichtungsabschnitt 92 und dem aufnehmenden Dichtungsabschnitt 94 verwirklicht sein, wenn sich der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 in einem Aufnahmezustand in dem aufnehmenden Dichtungsabschnitt 94 befindet, um das Verhindern einer Leckage zu unterstützen, und/oder kann als eine Labyrinthdichtung, d. h., durch das Schaffen eines gewundenen Weges, um das Verhindern einer Leckage zu unterstützen, verwirklicht sein.
Kurz gesagt, in der Ringanordnung 1 ist der einteilig ausgebildete, vorstehende Dichtungsabschnitt 92 am ersten Ende 2a eines Ringsegments 2 ausgebildet oder vorgesehen, während der einteilig ausgebildete, aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 am zweiten Ende 2a des benachbarten Ringsegments 2 ausgebildet oder vorgesehen ist, wie in 6B dargestellt ist. Der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 des einen Ringsegments 2 passt mit dem aufnehmenden Dichtungsabschnitt 94 des benachbarten Ringsegments 2 zusammen oder greift in den aufnehmenden Dichtungsabschnitt 94 des benachbarten Ringsegments 2 ein, um eine Leckage von Heißgas aus dem Heißgasweg 5 zu einer radialen Außenfläche des Heißgaswegs 5 zu verhindern.
In einer beispielhaften Ausführungsform der Ringanordnung 1, wie sie in 6B dargestellt ist, kann der einteilig ausgebildete, vorstehende Dichtungsabschnitt 92 am ersten Ende 2a jedes der Ringsegmente 2 ausgebildet sein; während der einteilig ausgebildete, aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 am zweiten Ende 2b jedes der Ringsegmente 2 ausgebildet sein kann. Mit anderen Worten, jedes der Ringsegmente 2 der Ringanordnung 1 kann so ausgebildet sein, wie in 5B und 6A beispielhaft gezeigt ist.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Ringanordnung 1 kann jedoch der einteilig ausgebildete, vorstehende Dichtungsabschnitt 92 am ersten Ende 2a jedes der Ringsegmente 2, wie in 5B und 6A beispielhaft gezeigt ist, mit Ausnahme eines der Ringsegmente 2 - etwa eines (nicht gezeigten) ersten Ausnahmeringsegments ausgebildet sein. Ähnlich ist der einteilig ausgebildete, aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 am zweiten Ende 2b jedes der Ringsegmente 2, wie in den 5B und 6A beispielhaft gezeigt ist, mit Ausnahme eines der Ringsegmente 2 - etwa eines (nicht gezeigten) zweiten Ausnahmeringsegments, das das gleiche wie das oder anders als das erste Ausnahmeringsegment sein kann, ausgebildet.
Jedes der Ringsegmente 2 der Ringanordnung 1 kann z. B. sein, wie in den 5B und 6A beispielhaft gezeigt ist, mit Ausnahme eines Ringsegments der Ringanordnung 1, d. h., des Ausnahmeringsegments. Das Ausnahmeringsegment kann die Nuten GR enthalten, die an seinem ersten und zweiten Ende 2a, 2b ausgebildet sind, wie in 5A beispielhaft gezeigt ist, und kann während des Zusammenbauprozesses der Ringanordnung 1 als ein Verschlussstück oder Verschlusssegment oder als letztes Ringsegment 2 der Ringanordnung 1 verwendet werden.
Das Ausnahmeringsegment 2' kann mit einem benachbart angeordneten Ringsegment 2 der vorliegenden Technik durch ein herkömmlich bekanntes Dichtungselement S' verbunden sein, wie hier oben vorher erklärt worden ist.
Im Folgenden werden bezüglich der 5B bis 5D verschiedene Anordnungen oder Strukturen oder ein Aufbau des vorstehenden Dichtungsabschnitts 92 und des aufnehmenden Dichtungsabschnitts 94 erklärt.
Wie in 5C in Kombination mit 5B gezeigt ist, kann das erste Ende 2a eine erste axiale Kante 2a1 und eine zweite axiale Kante 2a2 aufweisen, die axial, d. h., entlang der axialen Richtung 20a, voneinander beabstandet sind. Das erste Ende 2a kann außerdem eine radiale Kante 2a3 und eine zweite radiale Kante 2a4 aufweisen, die radial, d. h., entlang der radialen Richtung 20r, voneinander beabstandet sind.
Die axialen Kanten 2a1 und 2a2 können die axialen Begrenzungen des ersten Endes 2a definieren. Die radialen Kanten 2a3 und 2a4 können die radialen Begrenzungen des ersten Endes 2a definieren.
Die axialen Kanten 2a1 und 2a2 können z. B. die Kanten oder Ecken sein, an denen das erste Ende 2a, vorzugsweise eine Umfangsseitenfläche C1 am ersten Ende 2a, mit den axialen Oberflächen 2m, 2n des Ringsegments 2 zusammentrifft. Ähnlich können z. B. die radialen Kanten 2a3 und 2a4 die Kanten oder Ecken sein, an denen das erste Ende 2a, vorzugsweise die Umfangsseitenfläche C1 am ersten Ende 2a, mit den radialen Oberflächen 2x, 2e des Ringsegments 2 zusammentrifft.
Einfach ausgedrückt, die Kanten 2a1, 2a2, 2a3 und 2a4 können die Kanten oder Ecken oder der Umfang der Umfangsseitenfläche C1 am ersten Ende 2a sein, d. h., wo die Kanten 2a1, 2a2, 2a3 und 2a4 des ersten Endes 2a mit den axialen Oberflächen 2m, 2n und den radialen Oberflächen 2x, 2e des Ringsegments 2 zusammentreffen.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 kann als eine vorstehende Lippe oder Schiene ausgebildet sein oder kann wenigstens einen ersten Abschnitt 9212 enthalten, der als eine vorstehende Lippe oder Schiene ausgebildet sein kann.
Der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 kann so angeordnet sein, dass er sich von der ersten axialen Kante 2a1 bis zur zweiten axialen Kante 2a2 des ersten Endes 2a erstreckt, wie z. B. in 5B gezeigt ist.
Der erste Abschnitt 9212 des vorstehenden Dichtungsabschnitts 92 kann so angeordnet sein, dass er sich von der ersten axialen Kante 2a1 bis zur zweiten axialen Kante 2a2 des ersten Endes 2a erstreckt, wie z. B. in 5C (a) und (b) gezeigt ist.
Ähnlich kann, wie in 5D in Kombination mit 5B gezeigt ist, das zweite Ende 2b eine erste axiale Kante 2b1 und eine zweite axiale Kante 2b2 aufweisen, die axial, d. h., entlang der axialen Richtung 20a, voneinander beabstandet sind. Das zweite Ende 2b kann außerdem eine radiale Kante 2b3 und eine zweite radiale Kante 2b4 aufweisen, die radial, d. h., entlang der radialen Richtung 20r, voneinander beabstandet sind.
Die axialen Kanten 2b1 und 2b2 können die axialen Begrenzungen des zweiten Endes 2b definieren. Die radialen Kanten 2b3 und 2b4 können die radialen Begrenzungen des zweiten Endes 2b definieren.
Die axialen Kanten 2b1 und 2b2 können z. B. die Kanten oder Ecken sein, an denen das zweite Ende 2b, vorzugsweise eine Umfangsseitenfläche C2 am zweiten Ende 2b, mit den axialen Oberflächen 2m, 2n des Ringsegments 2 zusammentrifft. Ähnlich können z. B. die radialen Kanten 2b3 und 2b4 die Kanten oder Ecken sein, an denen das zweite Ende 2b, vorzugsweise die Umfangsseitenfläche C2 am zweiten Ende 2b, mit den radialen Oberflächen 2x, 2e des Ringsegments 2 zusammentrifft.
Einfach ausgedrückt, die Kanten 2b1, 2b2, 2b3 und 2b4 können die Kanten oder Ecken oder der Umfang der Umfangsseitenfläche C2 am zweiten Ende 2b sein, d. h., wo die Kanten 2b1, 2b2, 2b3 und 2b4 des zweiten Endes 2b mit den axialen Oberflächen 2m, 2n und den radialen Oberflächen 2x, 2e des Ringsegments 2 zusammentreffen.
Der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 kann als eine Aufnahmenut (oder Aussparung oder Kerbe) ausgebildet sein oder kann wenigstens einen ersten Abschnitt 9412 enthalten, der als eine Aufnahmenut (oder Aussparung oder Kerbe) ausgebildet sein kann.
Der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 kann so angeordnet sein, dass er sich von der ersten axialen Kante 2b 1 bis zur zweiten axialen Kante 2b2 des zweiten Endes 2b erstreckt, wie z. B. in 5B gezeigt ist.
Der erste Abschnitt 9412 des aufnehmenden Dichtungsabschnitts 94 kann so angeordnet sein, dass er sich von der ersten axialen Kante 2b1 bis zur zweiten axialen Kante 2b2 des Aufnahmeendes 2b erstreckt, wie z. B. in 5D (a) und (b) gezeigt ist.
Wie in 5C gezeigt ist, kann der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 einen zweiten Abschnitt 9234 enthalten, der sich in Richtung der ersten radialen Kante 2a3 und/oder in Richtung der zweiten radialen Kante 2a4 des ersten Endes 2a erstreckt.
Ähnlich kann, wie in 5D gezeigt ist, der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 einen zweiten Abschnitt 9434 enthalten, der sich in Richtung der ersten radialen Kante 2b3 und/oder in Richtung der zweiten radialen Kante 2b4 des zweiten Endes 2a erstrecken kann.
Der erste Abschnitt 9212 und der zweite Abschnitt 9234 des vorstehenden Dichtungsabschnitts 92 können einander schneiden, wie im Beispiel nach 5C (a) gezeigt ist, oder miteinander verbunden sein, wie im Beispiel nach 5C (b) gezeigt ist.
Ähnlich können der erste Abschnitt 9412 und der zweite Abschnitt 9434 des aufnehmenden Dichtungsabschnitts 94 einander schneiden, wie im Beispiel nach 5D (a) gezeigt ist, oder miteinander verbunden sein, wie im Beispiel nach 5D (b) gezeigt ist.
Es kann angegeben werden, dass die Darstellungen nach den 5C und 5D so verstanden werden können, dass sie das erste Ende 2a und das zweite Ende 2b desselben Ringsegments 2 darstellen, wie in 5B gezeigt ist. Die Darstellungen nach den 5C und 5D können jedoch außerdem so verstanden werden, dass sie das erste Ende 2a eines Ringsegments 2 und das zweite Ende 2b eines weiteren Ringsegments 2, das dem einen Ringsegment 2 benachbart angeordnet ist, darstellen, wobei folglich das in 5C gezeigte erste Ende 2a dem in 5D gezeigten zweiten Ende 2b zugewandt ist.
Im Folgenden sind bezüglich der 8A-8D und 9A-9D verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Technik erklärt worden.
8A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform des Ringsegments 2 der vorliegenden Technik, die das erste Umfangsende 2a darstellt, während 8B eine perspektivische Ansicht des zweiten Umfangsendes 2b desselben Ringsegments und/oder eines weiteren benachbart angeordneten Ringsegments veranschaulicht. 8C veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Ringanordnung 1, in der zwei Ringsegmente 201, 202 mit einer Struktur, wie sie in den 8A und 8B gezeigt ist, miteinander zusammengebaut sind. 8D veranschaulicht eine vergrößerte Ansicht der Dichtungsanordnung S nach 8C.
Ähnlich veranschaulicht 9A eine perspektivische Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Ringsegments 2 der vorliegenden Technik, die das erste Umfangsende 2a darstellt, während 9B eine perspektivische Ansicht des zweiten Umfangsendes 2b desselben Ringsegments und/oder eines weiteren benachbart angeordneten Ringsegments veranschaulicht. 9C veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Ringanordnung 1, in der zwei Ringsegmente 201, 202 mit einer Struktur, wie sie in den 9A und 9B gezeigt ist, miteinander zusammengebaut sind. 9D veranschaulicht eine vergrößerte Ansicht der Dichtungsanordnung S nach 9C.
In den 8A-9D und wie vorher erwähnt worden ist, kann der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 als eine vorstehende Lippe oder Schiene verwirklicht sein. Die Schiene 92 kann eine Struktur aufweisen, die einer Kontur des ersten Endes 2a entspricht, d. h., sie kann einen Umriss oder eine Form oder einen Aufbau aufweisen, die bzw. der dem Gerüst der Umfangsseitenfläche C1 am ersten Ende 2a entspricht. Die Schiene 92 kann eine Struktur aufweisen, die einer Kontur der Umfangsseitenfläche C1 am ersten Ende 2a entspricht.
Die vorstehende Lippe oder Schiene 92 kann verzweigt sein, um dem Umriss oder der Form des ersten Endes 2a, vorzugsweise der Umfangsseitenfläche C1 am ersten Ende 2a, zu entsprechen.
Ähnlich kann, wie vorher erwähnt worden ist, der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 als eine Aufnahmenut oder -aussparung verwirklicht sein. Die Aufnahmenut 94 kann eine Struktur aufweisen, die dem vorstehenden Dichtungsabschnitt 92 entspricht, und kann optional außerdem einer Kontur des zweiten Endes 2b oder des topologischen Gerüsts des zweiten Endes 2b entsprechen. Mit anderen Worten, die Aufnahmenut 94 kann eine Struktur aufweisen, die einem topologischen Gerüst der Umfangsseitenfläche C2 am zweiten Ende 2b entspricht.
Der aufnehmende Dichtungsabschnitt oder die Nut 94 kann verzweigt sein, um dem Umriss oder der Form des vorstehenden Dichtungsabschnitts 92 zu entsprechen.
Die Umfangsseitenflächen C1 und C2 enthalten die ebene Fläche zwischen der radial äußeren und der inneren Oberfläche 2x und 2e des Ringsegments 2 und können optional außerdem die Umfangsseitenflächen des einen oder der mehreren Befestigungsabschnitte 72, 74 enthalten, wenn die Umfangsseitenflächen des einen oder der mehreren Befestigungsabschnitte 72, 74 so ausgebildet sind, dass sie mit der ebenen Fläche zwischen der radial äußeren und der inneren Oberfläche 2x und 2e bündig sind.
Folglich kann eine wirksamere Abdichtung des Spalts G verwirklicht sein.
Im Folgenden ist bezüglich der 10A-10D und 11A eine nochmals weitere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Technik erklärt worden.
10A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht des Ringsegments 2 der vorliegenden Technik, die das erste Umfangsende 2a darstellt, während 10B eine perspektivische Ansicht des zweiten Umfangsendes 2b desselben Ringsegments und/oder eines weiteren benachbart angeordneten Ringsegments veranschaulicht. 10C veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Ringanordnung 1, in der zwei Ringsegmente 201, 202 mit einer Struktur, wie sie in den 10A und 10B gezeigt ist, miteinander zusammengebaut sind. 10D veranschaulicht eine vergrößerte Ansicht der Dichtungsanordnung S nach 10C.
Im Gegensatz zu den Darstellungen der 8A-9D weist die Ausführungsform nach den 10A-10D eine Mehrschienen- oder Mehrlippenstruktur auf. Kurz gesagt, die Schiene 92 nach den 8A-9D ist neben einer weiteren ähnlichen Schiene 92 angeordnet, wobei die beiden Schienen oder vorstehenden Lippen um einen vorgegebenen Abstand versetzt sind.
Mit anderen Worten, der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 enthält mehrere vorstehende Lippen 921, 922, die seitlich angeordnet sind. Ähnlich enthält der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 mehrere entsprechende Aufnahmenuten 941, 942.
Die Beschreibung jeder der vorstehenden Lippen oder Schienen 921, 922 und jeder der Aufnahmenuten 941, 942 kann die gleiche wie die der vorstehenden Lippe oder Schiene 92 bzw. der Aufnahmenut 94 sein, wie sie hierin oben bezüglich der 8A-9D beschrieben worden ist, wobei deshalb dieselbe hier um der Kürze willen nicht abermals ausführlich beschrieben worden ist.
Eine Mehrschienen- oder Mehrlippenstruktur 921, 922 mit entsprechenden Aufnahmenuten 941, 942 ist jedoch beim Erhalten einer weiteren gewundenen Labyrinthdichtungsstruktur oder durch das Einführen einer Redundanz in die Dichtungsstruktur besonders vorteilhaft.
Die oben erwähnte besonders vorteilhafte Dichtungsstruktur kann außerdem im Vergleich zur zuvor beschriebenen Anordnung nach den 10-11A anders verwirklicht sein, wie in 11B gezeigt ist.
Wie in 11B gezeigt ist, kann der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 eine oder mehrere vorstehende Lippen oder Schienen 921 am ersten Ende 2a und eine oder mehrere Aufnahmenuten 941 am zweiten Ende 2a, ähnlich wie bezüglich der der 8A-10D beschrieben worden ist, enthalten, wobei er ferner wenigstens eine gegenüberliegende vorstehende Lippe 922 am zweiten Ende 2b, das dem ersten Ende 2a zugewandt ist, und eine entsprechende wenigstens eine gegenüberliegende Aufnahmenut 942 am ersten Ende 2a, das dem zweiten Ende 2b zugewandt ist, enthalten kann.
Die gegenüberliegende vorstehende Lippe 922 kann außerdem einteilig ausgebildet sein und kann von der Umfangsseitenfläche C2 am zweiten Ende 2b nach außen ausgehen oder vorstehen.
Ähnlich kann die gegenüberliegende Aufnahmenut 942 außerdem einteilig ausgebildet und von der Umfangsseitenfläche C1 am ersten Ende 2a nach innen ausgespart sein.
Kurz gesagt, die Mehrschienen- oder Mehrlippenstruktur 921, 922 mit den entsprechenden Aufnahmenuten 941, 942, wie durch die Beispiele nach den 11A und 11B beschrieben worden ist, kann dadurch verwirklicht sein, dass Abschnitte von wenigstens zwei vorstehenden Lippen 921, 922 parallel angeordnet und voneinander beabstandet sind; und dass entsprechende Abschnitte von wenigstens zwei Aufnahmenuten parallel angeordnet und voneinander beabstandet sind.
Im Folgenden sind bezüglich 12 verschiedene Formen der vorstehenden Lippen oder Schienen 92 und der entsprechenden Aufnahmenuten 94 gezeigt.
Wie in 12(a) gezeigt ist, können eine oder mehrere der vorstehenden Lippen 92 eine flache Spitze aufweisen. Die Aufnahmenuten 94 können komplementär oder ähnlich geformt sein.
Wie in 12(b) gezeigt ist, können eine oder mehrere der vorstehenden Lippen 92 eine abgerundete Spitze aufweisen. Die Aufnahmenuten 94 können komplementär oder ähnlich geformt sein.
Wie in 12(c) gezeigt ist, können eine oder mehrere der vorstehenden Lippen 92 eine kegelförmige Spitze aufweisen. Die Aufnahmenuten 94 können komplementär oder ähnlich geformt sein.
Wie in den 12(d) und (e) gezeigt ist, können eine oder mehrere der vorstehenden Lippen 92 eine gegabelte oder verzweigte Spitze aufweisen. Die Aufnahmenuten 94 können komplementär oder ähnlich geformt sein, wie in 12(e) gezeigt ist, oder sie können anders oder nicht komplementär geformt sein, wie in 12(d) gezeigt ist. Die Ausführungsform nach 12(e) vergrößert die Windungen in der Dichtungsanordnung, wodurch eine weitere gewundene Labyrinthdichtungsstruktur erhalten wird. Die Ausführungsform nach 12(d) bildet eine Tasche oder einen Spalt, der mit Kühlluft oder Heißgas gefüllt werden und die Strömung durch die Dichtungsanordnung S behindern kann.
Wie in 2B und den 6A-10D gezeigt ist, kann in der Ringanordnung 1 wenigstens eines der Ringsegmente 2 einen oder mehrere Befestigungsabschnitte 71, 72 enthalten, die sich von der Außenfläche 2e des Ringsegments 2 radial nach außen erstrecken, um das Ringsegment 2 am Ringträger 3 eines Stators des Gasturbinentriebwerks 10 zu befestigen. Der vorstehende Dichtungsabschnitt 92 und der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94 können so ausgebildet sein, dass sie sich entlang einer Fläche des einen oder der mehreren Befestigungsabschnitte 71, 72 erstrecken. Es kann angegeben werden, dass in 2B um der Einfachheit willen keine Abschnitte des vorstehenden Dichtungsabschnitts 92 oder des aufnehmenden Dichtungsabschnitts 94 dargestellt sind.
Das Ringsegment 2 kann ein rechteckiges oder quadratisches Profil mit einer Größe, CC bis AA (die in 6A gezeigt ist), von 150-200 mm (Millimeter) (der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 2a, 2b) bis 150-200 mm (der Abstand zwischen den axialen Seiten 2m, 2n) und einer (in 7A gezeigten) Höhe H von 30-60 mm (gemessen entlang der radialen Richtung einschließlich der Befestigungsabschnitte 71, 72) aufweisen.
Der integrierte vorstehende Dichtungsabschnitt 92, z. B. die vorstehende Lippe 92, kann etwa 5-10 mm hoch, d. h., die vorstehende Länge h1 (die in 7A gezeigt ist) von der Oberfläche C1, sein. Der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94, z. B. die entgegenwirkende Dichtungsnut oder Aufnahmenut 94, kann ähnliche Abmessungen aufweisen, um die formschlüssigen Bauform zu verwirklichen. Zum einfachen Zusammenbau kann der aufnehmende Dichtungsabschnitt 94, z. B. die Aufnahmenut 94, so ausgebildet sein, dass er etwas größer als die vorstehende Lippe 92 ist, z. B. eine (in 7B gezeigte) Aussparungstiefe h2 von der Fläche C2 aufweist, die etwa zwischen 6-11 mm liegt.
Die (in 7A gezeigte) Dicke t1 des vorstehenden Dichtungsabschnitts 92, d. h., der vorstehenden Lippe 92, kann (in der radialen Richtung gemessen) zwischen etwa 0,8 mm und 10 mm betragen. Die (in 7B gezeigte) Dicke t2 des aufnehmenden Dichtungsabschnitts 94, z. B. der Aufnahmenut 94, kann (in der radialen Richtung gemessen) zwischen etwa 1 mm und 10,2 mm betragen.
Der (in 4A gezeigte) Durchmesser D der Stufe 1 der Ringanordnung 1, d. h., der Abstand zwischen der Innenfläche 2x eines Ringsegments 2 und der Innenfläche 2x eines weiteren Ringsegments 2, das dem einen Ringsegment 2 diametral gegenüberliegend positioniert ist, kann zwischen 500 mm und 1300 mm betragen.
Die hier oben angegebenen Abmessungen sind beispielhafte Abmessungen, wobei die vorliegende Technik nicht darauf eingeschränkt ist. Weiterhin sind die beispielhaften Abmessungen, wie sie hier bereitgestellt sind, für große Industriegasturbinen. Kleine Gasturbinen, z. B. Flugzeugtriebwerke (Strahltriebwerke), kleine Industriegasturbinen oder Hubschraubertriebwerke, weisen viel kleinere Turbinenabmessungen auf, wobei jedoch das gleiche Entwurfsprinzip ebenso auf derartige Triebwerke angewendet werden kann.
Das Ringsegment 2 der vorliegenden Technik kann additiv gefertigt werden.
Bezugszeichenliste

1: Ringanordnung
1': herkömmlich bekannte Ringanordnung
2: Ringsegment
2': herkömmlich bekanntes Ringsegment
2a: erstes Ende des Ringsegments 2
2a': erstes Ende des Ringsegments 2'
2b: zweites Ende des Ringsegments 2
2b': zweites Ende des Ringsegments 2'
2e: radiale Außenfläche des Ringsegments 2
2e': radiale Außenfläche des Ringsegments 2'
2m: erste axiale Oberfläche des Ringsegments 2
2m': erste axiale Oberfläche des Ringsegments 2'
2n: zweite axiale Oberfläche des Ringsegments 2
2n': zweite axiale Oberfläche des Ringsegments 2'
2x: radiale Innenfläche des Ringsegments 2
2x': radiale Innenfläche des Ringsegments 2'
3: Ringträger
3a,b: Haken des Ringträgers
5: ringförmiger Heißgasweg
10: Gasturbine
12: Einlass
14: Kompressorabschnitt
16: Brennkammerabschnitt oder Brennerabschnitt
17: Übergangskanal
18: Turbinenabschnitt
19: Brennkammerbehälter
20: Längs- oder Rotationsachse
20a: axiale Richtung
20c: Umfangsrichtung
20r: radiale Richtung
22: Welle
24: Luft
26: Brennerplenum
28: Brennkammer
30: Brenner
32: Diffusor
34: Verbrennungsgas oder Arbeitsgas
36: Schaufelträgerscheiben
38: Turbinenschaufeln
38a: Spitze der Turbinenschaufel
40: Leitschaufeln
42: Stator
42a: Innenfläche des Stators
44: Eintrittsleitschaufeln
46: Leitschaufelstufen
48: Rotorschaufelstufen
50: Gehäuse
50s: Außenraum
71: erster Befestigungsabschnitt des Ringsegments 2
72: zweiter Befestigungsabschnitt des Ringsegments 2
92: vorstehender Dichtungsabschnitt
92L: vorstehende Lippe
94: aufnehmender Dichtungsabschnitt
94G: Aufnahmenut
201: erstes Ringsegment
202: zweites Ringsegment
921: erster vorstehender Dichtungsabschnitt oder erste vorstehende Lippe
922: zweiter vorstehender Dichtungsabschnitt oder zweite vorstehende Lippe
941: erster aufnehmender Dichtungsabschnitt oder erste Aufnahmenut
942: zweiter aufnehmender Dichtungsabschnitt oder zweite Aufnahmenut
G: Verbindung oder Spalt zwischen den Ringsegmenten 2, 2'
GR: Nut
R: Rotor
S: integrierte Dichtung der Ringsegmente 2
S': herkömmlich bekannte Dichtung zwischen den Ringsegmenten 2'

Claims

Ringanordnung (1) für eine Anordnung radial außerhalb einer Anordnung von in Umfangsrichtung angeordneten Schaufeln (38) eines Rotors (R) eines Gasturbinentriebwerks (10), wobei die Ringanordnung (1) umfasst: mehrere Ringsegmente (2), die in Umfangsrichtung einander benachbart angeordnet sind, wobei jedes Ringsegment (2) eine radial innere Gaswegfläche (2x) und eine der Gaswegfläche (2x) gegenüberliegende radiale Außenfläche (2e) und ein erstes Ende (2a) und ein zweites Ende (2b), die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, aufweist; wobei das erste Ende (2a) eines Ringsegments (2) und das zweite Ende (2b) eines benachbarten Ringsegments (2) der mehreren Ringsegmente (2) so konfiguriert sind, dass sie einander zugewandt angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Ende (2a) ein einteilig ausgebildeter, vorstehender Dichtungsabschnitt (92) ausgebildet ist; und an dem zweiten Ende (2b), das dem ersten Ende (2a) zugewandt ist, ein einteilig ausgebildeter, aufnehmender Dichtungsabschnitt (94) ausgebildet ist; und wobei der aufnehmende Dichtungsabschnitt (94) konfiguriert ist, den vorstehenden Dichtungsabschnitt (92) aufzunehmen, um eine Passverbindung zwischen dem Ringsegment (2) und dem benachbarten Ringsegment (2) zu bilden.
Ringanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei der einteilig ausgebildete, vorstehende Dichtungsabschnitt (92) am ersten Ende (2a) eines Ringsegments (2) ausgebildet ist; und wobei der einteilig ausgebildete, aufnehmende Dichtungsabschnitt (94) an dem zweiten Ende (2a) eines benachbarten Ringsegments (2) ausgebildet ist.
Ringanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der einteilig ausgebildete, vorstehende Dichtungsabschnitt (92) am ersten Ende (2a) jedes der Ringsegmente (2) ausgebildet ist; und wobei der einteilig ausgebildete, aufnehmende Dichtungsabschnitt (94) an dem zweiten Ende (2b) jedes der Ringsegmente (2) ausgebildet ist.
Ringanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Ende (2a) eine erste axiale Kante (2a1) und eine zweite axiale Kante (2a2) umfasst, die axial voneinander beabstandet sind, und wobei sich wenigstens ein erster Abschnitt (9212) des vorstehenden Dichtungsabschnitts (92) von der ersten axialen Kante (2a1) zu der zweiten axialen Kante (2a2) des ersten Endes (2a) erstreckt; und wobei das zweite Ende (2b) eine erste axiale Kante (2b1) und eine zweite axiale Kante (2b2) umfasst, die axial voneinander beabstandet sind, und wobei sich wenigstens ein erster Abschnitt (9412) des aufnehmenden Dichtungsabschnitts (94) von der ersten axialen Kante (2b1) zu der zweiten axialen Kante (2b2) des zweiten Endes (2a) erstreckt, der dem ersten Abschnitt (9212) des vorstehenden Dichtungsabschnitts (92) entspricht.
Ringanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Ende (2a) eine erste radiale Kante (2a3) und eine zweite radiale Kante (2a4) umfasst, die radial voneinander beabstandet sind, und wobei sich wenigstens ein zweiter Abschnitt (9234) des vorstehenden Dichtungsabschnitts (92) in Richtung der ersten radialen Kante (2a3) und/oder in Richtung der zweiten radialen Kante (2a4) des ersten Endes (2a) erstreckt; und wobei das zweite Ende (2b) eine erste radiale Kante (2b3) und eine zweite radiale Kante (2b4) umfasst, die radial voneinander beabstandet sind, und wobei sich wenigstens ein zweiter Abschnitt (9434) des aufnehmenden Dichtungsabschnitts (94) in Richtung der ersten radialen Kante (2b3) und/oder in Richtung der zweiten radialen Kante (2b4) des zweiten Endes (2a) erstreckt, der dem zweiten Abschnitt (9234) des vorstehenden Dichtungsabschnitts (92) entspricht.
Ringanordnung (1) nach Anspruch 4 und 5, wobei der erste Abschnitt (9212) und der zweite Abschnitt (9234) des vorstehenden Dichtungsabschnitts (92) einander schneiden oder miteinander verbunden sind; und wobei der erste Abschnitt (9412) und der zweite Abschnitt (9434) des aufnehmenden Dichtungsabschnitts (94) einander schneiden oder miteinander verbunden sind, die dem ersten Abschnitt (9212) und dem zweiten Abschnitt (9234) des vorstehenden Dichtungsabschnitts (92) entsprechen.
Ringanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorstehende Dichtungsabschnitt (92) und der aufnehmende Dichtungsabschnitt (94) einer Umfangsrichtung (20c) folgend gekrümmt sind, entlang derer die mehreren Ringsegmente (2) angeordnet sind.
Ringanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorstehende Dichtungsabschnitt (92) entsprechend einem topologischen Gerüst des ersten Endes (2a) geformt ist, und wobei der aufnehmende Dichtungsabschnitt (94) entsprechend der Form des vorstehenden Dichtungsabschnitts (92) geformt ist.
Ringanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorstehende Dichtungsabschnitt (92) eine oder mehrere vorstehende Lippen (92L, 921, 922) umfasst, die von einer Umfangsseitenfläche (C1) am ersten Ende (2a) nach außen ausgehen; und/oder wobei der aufnehmende Dichtungsabschnitt (94) eine oder mehrere Aufnahmenuten (94G, 941, 942) umfasst, die von einer Umfangsseitenfläche (C2) am zweiten Ende (2b) nach innen ausgespart sind, die der einen oder den mehreren vorstehenden Lippen (92L, 921, 922) des vorstehenden Dichtungsabschnitts (92) entsprechen.
Ringanordnung (1) nach Anspruch 9, wobei der vorstehende Dichtungsabschnitt (92) ferner wenigstens eine gegenüberliegende vorstehende Lippe (922) umfasst, die von der Umfangsseitenfläche (C2) am zweiten Ende (2b) nach außen ausgeht; und/oder wobei der aufnehmende Dichtungsabschnitt (94) ferner wenigstens eine gegenüberliegende Aufnahmenut (942) umfasst, die von der Umfangsseitenfläche (C1) am ersten Ende (2a) nach innen ausgespart ist, die der wenigstens einen gegenüberliegenden vorstehenden Lippe (922) des vorstehenden Dichtungsabschnitts (92) entspricht.
Ringanordnung (1) nach Anspruch 9 oder 10, wobei Abschnitte von wenigstens zwei vorstehenden Lippen (92L, 921, 922) der einen oder mehreren vorstehenden Lippen parallel angeordnet und voneinander beabstandet sind, und wobei Abschnitte von wenigstens zwei Aufnahmenuten der einen oder mehreren Aufnahmenuten (92L, 921, 922) parallel angeordnet und voneinander beabstandet sind, die den Abschnitten der wenigstens zwei vorstehenden Lippen (92L, 921, 922) entsprechen.
Ringanordnung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die eine oder die mehreren vorstehenden Lippen (92L, 921, 922) wenigstens eine von einer flachen Spitze, einer kegelförmigen Spitze, einer abgerundeten Spitze und einer gegabelten Spitze umfassen; und/oder wobei die eine oder die mehreren Aufnahmenuten entsprechend geformt sind.
Ringanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eines der Ringsegmente (2) einen oder mehrere Befestigungsabschnitte (71, 72) umfasst, die sich von der Außenfläche (2e) des Ringsegments (2) radial nach außen erstrecken, um das Ringsegment (2) an einem Ringträger (3) eines Stators des Gasturbinentriebwerks (10) zu befestigen; und wobei der vorstehende Dichtungsabschnitt (92) und der aufnehmende Dichtungsabschnitt (94) so ausgebildet sind, dass sie sich entlang einer Oberfläche des einen oder der mehreren Befestigungsabschnitte (71, 72) erstrecken.
Gasturbinentriebwerk, das eine Ringanordnung (1) umfasst, wobei die Ringanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.
Verfahren zum Herstellen einer Ringanordnung (1), wobei die Ringanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ist, wobei das Verfahren umfasst: additives Fertigen wenigstens eines der Ringsegmente (2) der Ringanordnung (1).