DE102021125304A1 - Dichtungseinrichtung für eine Strömungsmaschine - Google Patents

Dichtungseinrichtung für eine Strömungsmaschine Download PDF

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Markus Schlemmer
Klaus Pirker
Bernd Kislinger
Robert Surak
Sandor Delescen
Wim Trienes
Jos Görtz
Toon Creemers
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MTU Aero Engines AG
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MTU Aero Engines AG
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    • F01D11/001Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtungseinrichtung (10) sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Dichtungseinrichtung für eine Strömungsmaschine, insbesondere für einen Flugantrieb, zum Abdichten eines Radialspalts zwischen einem Rotor und einem Stator. Die Dichtungseinrichtung (10) weist einen sich in axialer Richtung erstreckenden Trägerring (12) auf, mit einer nach radial innen weisenden Anlagefläche (13), an welcher ein mit dem Trägerring (12) verbundenes Dichtungselement (14) angeordnet ist, und eine nach radial außen weisenden Anlagefläche (15), an welcher zwei mit dem Trägerring (12) verbundene Ringelemente (21, 22) angeordnet sind. Die Ringelemente (21, 22) bilden eine Aufnahme (24) für wenigstens ein Statorelement (30) aus, mittels welchem die Dichtungseinrichtung (10) am Stator der Strömungsmaschine befestigbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dichtungseinrichtung für eine Strömungsmaschine zum Abdichten eines Radialspalts zwischen einem Rotor und einem Stator.
  • Für den Betrieb von Strömungsmaschinen mit einem möglichst großen Wirkungsgrad werden etwaige Spalte, durch welche das Arbeitsfluid entweichen kann, vermieden oder zumindest möglichst klein gehalten. Dadurch kann eine ungewollte Leckage von Arbeitsfluid eingeschränkt werden. So sind aus dem Stand der Technik beispielsweise Dichtungseinrichtungen bekannt (siehe 1), welche einen sich in axialer Richtung der Strömungsmaschine erstreckenden Trägerring aufweisen, an dessen radial äußerer Anlagefläche zwei Ringelemente angeordnet sind, welche eine Aufnahme für wenigstens ein Statorelement ausbilden, um die Dichtungseinrichtung am Stator der Strömungsmaschine zu befestigen. Die an der nach radial außen weisenden Anlagefläche des Trägerrings anliegenden inneren Umfangsflächen der Ringelemente sind dabei mit der nach radial außen weisenden Anlagefläche des Trägerrings fluiddicht verbunden, insbesondere mittels einer Löt- oder Schweißverbindung. Diese Verbindung ist sowohl für die Kraftübertragung als auch für die Abdichtung notwendig und daher hoch belastet.
  • Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Dichtungseinrichtung für eine Strömungsmaschine sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Dichtungseinrichtung mit verbesserter Verbindung von Ringelementen an einem Trägerring vorzuschlagen. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird eine Dichtungseinrichtung für eine Strömungsmaschine, insbesondere für einen Flugantrieb vorgeschlagen, zum Abdichten eines Radialspalts zwischen einem Rotor und einem Stator. Die Dichtungseinrichtung weist einen sich in axialer Richtung erstreckenden Trägerring mit einer nach radial innen weisenden Anlagefläche auf, an welcher ein mit dem Trägerring verbundenes Dichtungselement angeordnet ist. Ferner weist die Dichtungseinrichtung eine nach radial außen weisende Anlagefläche auf, an welcher zwei mit dem Trägerring verbundene Ringelemente angeordnet sind. Die beiden Ringelemente bilden eine Aufnahme für wenigstens ein Statorelement, insbesondere für einen Abschnitt eines Leitkranzes aus, mittels welchem die Dichtungseinrichtung am Stator, insbesondere am Leitkranz der Strömungsmaschine befestigbar ist. Der Trägerring weist dabei an der nach radial außen weisenden Anlagefläche einen sich radial erstreckenden Vorsprung mit beidseitig angeordneten Stirnflächen zur Anlage der Ringelemente auf, welche die axiale Erstreckung der Aufnahme definieren und einen Kraftübertragungspfad vom Trägerring auf das wenigstens eine Statorelement bereitstellen.
  • Die vorgeschlagene Dichtungseinrichtung dient zum Abdichten eines Radialspalts zwischen einem Rotor und einem Stator einer Strömungsmaschine wie insbesondere einem Flugantrieb. Der Stator kann dabei beispielsweise von einer Leitschaufelanordnung gebildet sein, deren radial innere Enden mit der Dichtungseinrichtung verbindbar sind. Die Dichtungseinrichtung ist bei einer solchen Ausführung radial innerhalb der Leitschaufelanordnung und radial außerhalb des Rotors der Strömungsmaschine angeordnet. An einem sich in axialer Richtung der Strömungsmaschine erstreckenden Trägerring weist die Dichtungseinrichtung eine nach radial innen weisende Anlagefläche auf, welche sich insbesondere über den inneren Umfang des Trägerrings erstreckt. An dieser Anlagefläche ist ein insbesondere dem Rotor zugewandtes und mit dem Trägerring verbundenes Dichtungselement angeordnet. Dieses kann beispielsweise als Wabendichtung oder Bürstendichtung ausgebildet sein.
  • Ferner weist die Dichtungseinrichtung eine nach radial außen weisende Anlagefläche auf, welche sich insbesondere über den äußeren Umfang des Trägerrings erstreckt. An dieser Anlagefläche sind zwei mit dem Trägerring verbundene Ringelemente angeordnet, welche insbesondere auch zum Verbinden des Trägerrings mit dem Stator der Strömungsmaschine dienen. Die beiden Ringelemente sind dabei derart beabstandet voneinander angeordnet, dass durch den zwischen ihnen verbleibenden Abstand eine Aufnahme für wenigstens ein Statorelement ausgebildet wird. Diese Aufnahme dient insbesondere zum Befestigen der Dichtungseinrichtung am Stator der Strömungsmaschine. Das wenigstens eine Statorelement kann dabei in die Aufnahme eingreifen und mittels geeigneter Befestigungseinrichtungen mit der Dichtungseinrichtung verbunden werden.
  • Bei der vorgeschlagenen Gestaltung ist an der nach radial außen weisenden Anlagefläche, und damit insbesondere einer Umfangsfläche des Trägerrings, ein sich radial erstreckender Vorsprung mit beidseitig angeordneten Stirnflächen ausgebildet. Die Stirnflächen, welche insbesondere wenigstens abschnittsweise kreisringförmig ausgebildet sind, dienen zur Anlage der Ringelemente daran, wodurch neben der vereinfachten Positionierung der Ringelemente bei der Montage am Trägerring auch die axiale Erstreckung der Aufnahme für das wenigstens eine Statorelement definiert wird. Zusätzlich wird durch die Anlagefläche auch ein insbesondere mittels Formschluss hergestellter Kraftübertragungspfad vom Trägerring auf das wenigstens eine Statorelement bereit gestellt.
  • Neben einer Kraftübertragung kann der Vorsprung, welcher insbesondere einen sich radial erstreckenden, wenigstens teilweise umlaufenden Steg ausbildet, auch besonders vorteilhaft ein, insbesondere axiales, Positionieren eines oder beider Ringelemente ermöglichen, insbesondere durch Bildung eines jeweiligen Anschlags.
  • Bei der vorgeschlagenen Gestaltung wird die axiale Kraftübertragung vom Dichtungselement bzw. vom Trägerring auf die Ringelemente durch einen Formschluss zwischen Ringelement und dem am Trägerring angeordneten, sich radial erstreckenden Vorsprung unterstützt und dabei von der Dichtwirkung zwischen dem Trägerring und den Ringelementen getrennt. Hierdurch können höhere Kräfte zwischen dem Trägerring und den Ringelementen übertragen werden. Dabei erfolgt die Kraftübertragung vorteilhaft im Wesentlichen formschlüssig über einen Vorsprung und nicht über die belotete oder geschweißte Flächen. Auf diese Weise können vom Trägerring über den Vorsprung höhere Kräfte aufgenommen und übertragen werden. Entsprechend werden die Lot- bzw. Schweißverbindungen der Dichtungseinrichtung entlastet.
  • Bei einer Ausführungsform der Dichtungseinrichtung bilden der Trägerring und der Vorsprung gemeinsam einen einstückig, integral ausgebildeten Vollring, insbesondere mit einem T-förmigen Querschnitt, aus. So können die Ringelemente vollflächig am Vorsprung anliegen, wodurch eine gute Kraftübertragung zwischen den Ringelementen und dem Trägerring ermöglicht wird. Darüber hinaus verbessert eine integrale Ausbildung von Trägerring und Vorsprung auch die Positionierung der Ringelemente der Dichtungseinrichtung.
  • Bei einer Ausführungsform der Dichtungseinrichtung weisen die Ringelemente sich jeweils axial erstreckende, radial innere Endanschnitte auf, welche auf der radial nach außen weisenden Anlagefläche des Trägerrings insbesondere flächig aufliegen. Diese Gestaltung unterstützt weiter eine gute Kraftübertragung zwischen den Ringelementen und dem Trägerring sowie die Positionierung und Befestigung der Ringelemente der Dichtungseinrichtung.
  • Bei einer Ausführungsform der Dichtungseinrichtung sind die sich jeweils axial erstreckenden, radial inneren Endanschnitte der Ringelemente stoffschlüssig mit der nach radial außen weisenden Anlagefläche des Trägerrings verbunden sind. Dabei ist wenigstens eines der Ringelemente stoffschlüssig mit der nach radial außen weisenden Anlagefläche des Trägerrings verbunden. Eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Ringelement und der Anlagefläche des Trägerrings kann gleichzeitig fluiddicht ausgeführt sein, wodurch eine mögliche Leckage von Arbeitsfluid durch einen Spalt zwischen dem Ringelement und der Anlagefläche des Trägerrings vermieden werden kann. Eine solche stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise mittels einer Löt- oder Schweißverbindung hergestellt sein.
  • Bei einer Ausführungsform der Dichtungseinrichtung sind die Stirnflächen axial gegenüberliegend am Vorsprung angeordnete und weisen jeweils nach axial vorne bzw. axial hinten und/oder sind wenigstens abschnittsweise planar und/oder parallel zur Kontur des mit dem daran anliegenden Ringelements ausgebildet. Auf diese Weise kann eine vergleichsweise große Anlagefläche zwischen der Stirnfläche und dem Ringelement hergestellt werden, um eine geeignete, insbesondere fluiddichte Kraftübertragung und Verbindung zwischen dem Ringelement und dem Trägerring zu ermöglichen. Insbesondere ist es möglich, die radiale Erstreckung des Vorsprungs zu vergrößern und damit die Größe der wenigstens einen Anlagefläche zu erhöhen.
  • Bei einer Ausführungsform der Dichtungseinrichtung ist an einen oder beiden Ringelementen jeweils ein axial vorstehender Ringabschnitt zur Ausbildung einer Labyrinthdichtung mit axial benachbarten Bauteilabschnitten angeordnet. Ein solcher Dichtungsvorsprung ist insbesondere ringförmig ausgebildet und erstreckt sich wenigstens abschnittsweise axial bzw. mit axialem Anteil vom Ringelemente weg. Damit ermöglicht ein Dichtungsvorsprung eine zusätzliche Führung der Arbeitsfluidströmung in der Strömungsmaschine und vermeidet so insbesondere zusätzliches ein Entweichen von Arbeitsfluid durch einen etwaigen Spalt der Strömungsmaschine. Insbesondere kann der Dichtungsvorsprung auch mehrere Segmente umfassen, welche in ihrer Gesamtheit - ebenso wie ein einteilig ausgeführter Dichtungsvorsprung - zentriert an einem Ringelement bzw. der Dichtungseinrichtung angeordnet sind. Insbesondere kann dabei wenigstens ein Dichtungsvorsprung in der Art einer Fischmauldichtung ausgebildet sein, wobei sich der Dichtungsvorsprung insbesondere wellenförmig wenigstens abschnittsweise in axialer und in radialer Richtung bzw. Richtungsanteil vom Ringelement weg erstreckt.
  • Bei einer Ausführungsform der Dichtungseinrichtung sind innerhalb der zwischen den zwei Ringelementen ausgebildeten Aufnahme mindestens drei Gleitsteine angeordnet, die dazu ausgebildet, angeordnet und vorgesehen sind, mit komplementären, gabelförmigen und sich nach radial innen erstreckenden Statorabschnitten eine Speichenzentrierung auszubilden. Insbesondere weist die Aufnahme dabei entsprechend einem vorgesehenen Gleitstein ausgebildete Anlageflächen auf. Zusätzlich können in dem Bereich, der für die Aufnahme eines Gleitsteins vorgesehen ist, Öffnungen zum Befestigen wenigstens des Gleitsteins bzw. zum Aufnehmen wenigstens einer Befestigungseinrichtung in der Aufnahme angeordnet sein.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zum Lösen der Aufgabe ein Verfahren zum Herstellen einer Dichtungseinrichtung für eine Strömungsmaschine vorgeschlagen, welche insbesondere gemäß wenigstens einer Ausführung der vorausgehend beschriebenen Dichtungseinrichtung ausgebildet ist. Das Verfahren weist dabei wenigstens die folgenden Verfahrensschritte auf:
    • - Herstellen eines Trägerrings der Dichtungseinrichtung, insbesondere als integraler Vollring;
    • - Anordnen wenigstens eines Ringelements auf einer nach radial außen weisenden Anlagefläche des Trägerrings, wobei das Ringelement einen am Trägerring ausgebildeten, sich radial erstreckenden Vorsprung kontaktiert; und
    • - stoffschlüssiges Verbinden des wenigstens einen Ringelements mit der nach radial außen weisenden Anlagefläche des Trägerrings.
  • Die mit dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellte Dichtungseinrichtung kann insbesondere gemäß wenigstens einer Ausführung der vorausgehend beschriebenen Dichtungseinrichtung ausgebildet sein. Entsprechend weist eine solche Dichtungseinrichtung die in der vorausgehenden Beschreibung genannten Merkmale und Eigenschaften auf, ohne dass diese in der folgenden Beschreibung des Verfahrens zu deren Herstellung nochmals erläutert werden.
  • Der Trägerring der Dichtungseinrichtung wird beispielsweise mittels eines spanenden, spanlosen oder eines additiven Fertigungsverfahrens insbesondere als Vollring aus einem Stück und/ oder unterbrechungsfrei hergestellt. Insbesondere weist der Trägerring für eine Verwendung in einer Strömungsmaschine geeignete Eigenschaften hinsichtlich dessen Festigkeit, Maßhaltigkeit und Oberflächenbeschaffenheit auf.
  • Der Trägerring weist dabei auf einer nach radial außen weisenden Anlagefläche, welche sich insbesondere über den äußeren Umfang des Trägerrings erstreckt, einen sich radial erstreckenden Vorsprung auf. In einem weiteren Arbeitsschritt des vorgeschlagenen Verfahrens wird wenigstens ein Ringelement so an der nach radial außen weisenden Anlagefläche angeordnet, dass das Ringelement den Vorsprung insbesondere an einer radial am Vorsprung angeordneten Anlagefläche kontaktiert, wodurch eine korrekte Positionierung des Ringelements an der Anlagefläche des Trägerrings vereinfacht wird. Schließlich wird das wenigstens eine Ringelement stoffschlüssig mit der radial außen am Trägerring angeordneten Anlagefläche verbunden, wodurch eine insbesondere fluiddichte Verbindung zwischen dem Trägerring und dem Ringelement hergestellt wird. Die stoffschlüssige Verbindung kann dabei in geeigneter Weise mittels eines Löt- oder Schweißverfahrens hergestellt werden.
  • Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht eine insbesondere hinsichtlich der Montage und Maßhaltigkeit der Dichtungseinrichtung verbesserte Herstellung. Darüber hinaus kann die axiale Kraftübertragung durch den am Trägerring angeordneten, sich radial erstreckenden Vorsprung vom Dichtungselement bzw. vom Trägerring auf ein Ringelement von der Dichtwirkung zwischen dem Trägerring und einem Ringelement getrennt werden, wodurch höhere Kräfte zwischen dem Trägerring und dem Ringelement übertragbar sind. So können durch den Vorsprung am Trägerring höhere Kräfte aufgenommen und übertragen werden, wodurch auch die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Trägerring und dem wenigstens einen Ringelement entlastet wird.
  • Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen einer Dichtungseinrichtung werden zwei Ringelemente so auf der nach radial außen weisenden Anlagefläche des Trägerrings angeordnet, dass diese den sich radial erstreckenden Vorsprung kontaktieren. Hierbei definiert die axiale Erstreckung des sich radial erstreckenden Vorsprungs den Abstand zwischen den am Trägerring positionierten Ringelementen. Insbesondere wird auf diese Weise die Positionierung der beiden Ringelemente zueinander sowie auf dem Trägerring vereinfacht, wodurch eine maßhaltige Herstellung der Dichtungseinrichtung verbessert wird.
  • Eine Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen einer Dichtungseinrichtung weist die weiteren Schritte auf:
    • - Anordnen wenigstens eines Dichtungsvorsprungs an wenigstens einem Ringelement; und
    • - stoff- und/oder formschlüssiges Verbinden des wenigstens einen Dichtungsvorsprungs mit dem Ringelement.
  • Ein solcher Dichtungsvorsprung ist insbesondere ringförmig ausgebildet und weist üblicherweise eine teilweise bzw. wenigstens anteilig axial ausgerichtete Erstreckung auf, welche eine geeignete Form zur Beeinflussung der Strömung des in der Strömungsmaschine strömenden Arbeitsfluid aufweist. Insbesondere kann der Dichtungsvorsprung auch aus mehreren Segmenten aufgebaut sein, welche in ihrer Gesamtheit - ebenso wie ein einteilig ausgeführter Dichtungsvorsprung - zentriert an einem Ringelement bzw. der Dichtungseinrichtung angeordnet werden.
  • Der wenigstens eine Dichtungsvorsprung wird dann stoff- und/oder formschlüssig mit dem Ringelement verbunden, an dem er angeordnet ist. Dabei kann die stoffschlüssige Verbindung in geeigneter Weise mittels eines Löt- oder Schweißverfahrens hergestellt werden. Insbesondere kann der wenigstens eine Dichtungsvorsprung auch im Rahmen der Montage der Dichtungseinrichtung an einem Stator der Strömungsmaschine zusätzlich form- und/oder kraftschlüssig mit dem Ringelement und einem Statorelement verbunden werden.
  • In einem weiteren Aspekt wird eine Strömungsmaschine, insbesondere Flugtriebwerk vorgeschlagen, welches wenigstens eine Dichtungseinrichtung gemäß der vorausgehenden Beschreibung oder eine mit dem vorausgehend beschriebenen Verfahren hergestellte Dichtungseinrichtung aufweist.
  • Die Dichtungseinrichtung kann also insbesondere gemäß wenigstens einer Ausführung der vorher beschriebenen Dichtungseinrichtung ausgebildet oder durch das vorher beschriebene Verfahren hergestellt sein. Entsprechend weist eine Dichtungseinrichtung der Strömungsmaschine die in der vorherigen Beschreibung genannten Merkmale und Eigenschaften auf, ohne dass diese in Bezug auf die Strömungsmaschine nochmals erläutert werden.
  • Unter „radial“ und „axial“ werden im Rahmen dieser Erfindung auch Richtungen bzw. Erstreckungen verstanden, die von einer idealen axialen oder idealen radialen Erstreckungsrichtung beispielsweise in einem einstelligen Winkelgradbereich abweichen und entsprechend im wesentlichen radial bzw. axial ausgerichtet sind.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt
    • 1 eine Schnittdarstellung einer beispielhaften Dichtungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik;
    • 2 eine Schnittdarstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Dichtungseinrichtung;
    • 3 eine Schnittdarstellung einer weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Dichtungseinrichtung; und
    • 4 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Dichtungseinrichtung.
  • 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer beispielhaften Dichtungseinrichtung 10 für eine Strömungsmaschine gemäß dem Stand der Technik, die zum Abdichten eines Radialspalts zwischen einem Rotor und einem Stator der Strömungsmaschine dient. Die Dichtungseinrichtung 10 weist einen sich in axialer Richtung erstreckenden Trägerring 12 mit einer nach radial innen weisenden Anlagefläche 13 auf, an welcher ein mit dem Trägerring 12 verbundenes Dichtungselement 14 angeordnet ist, welches im Ausführungsbeispiel als Wabendichtung ausgeführt ist. Ferner weist der Trägerring 12 eine nach radial außen weisende Anlagefläche 15 auf, an welcher zwei mit dem Trägerring 12 verbundene Ringelemente 21, 22 angeordnet sind. Die Ringelemente sind auf dem Trägerring 12 axial voneinander beabstandet positioniert und stoffschlüssig mit dem Trägerring 12 verbunden, so dass zwischen ihnen eine Aufnahme 24 ausgebildet ist. Die Aufnahme 24 dient zum Aufnehmen wenigstens eines Statorelements 30, insbesondere eines Abschnitts eines Leitkranzes (gestrichelt dargestellt) der Strömungsmaschine, um die Dichtungseinrichtung 10 am Stator der Strömungsmaschine zu befestigen. Die inneren Umfangsflächen der zwei Ringelemente 21, 22 sind dabei mit der nach radial außen weisenden Anlagefläche des Trägerrings 12 fluiddicht verbunden. Diese Verbindung 25 dient sowohl zur Kraftübertragung zwischen dem Trägerring 12 und den Ringelementen 21, 22 als auch zur Abdichtung zwischen diesen Elementen und ist im Betrieb der Strömungsmaschine hoch belastet.
  • Bei der in 1 dargestellten Ausführung der Dichtungseinrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik ist in der Aufnahme 24 ein Gleitstein 31 angeordnet, welcher mittels einer Bolzenverbindung 32 dort befestigt ist. Der Gleitstein 31 kann zum Herstellen einer speichenzentrierten Lagerung der Dichtungseinrichtung 10 am Stator bzw. an Statorelementen 30 der Strömungsmaschine eingesetzt werden. Ferner ist an jedem Ringelement 21, 22 radial außerhalb des Trägerrings 12 jeweils ein Dichtungsvorsprung 26, 27 angeordnet, welche bei der in 1 dargestellten Dichtungseinrichtung 10 jeweils einen sich zumindest teilweise axial erstreckenden Vorsprung 26a, 27a aufweisen.
  • 2 zeigt eine Schnittdarstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Dichtungseinrichtung 10. Diese unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Dichtungseinrichtung 10 des Stands der Technik dadurch, dass der Trägerring 12 an der nach radial außen weisenden Anlagefläche 15 einen sich radial erstreckenden Vorsprung 16 mit beidseitig angeordneten Stirnflächen 17, 18 zur formschlüssigen Anlage der Ringelemente 21, 22 aufweist. Der Vorsprung 16 definiert mit seinen Stirnflächen 17, 18 die axiale Erstreckung der Aufnahme 24 und stellt einen Kraftübertragungspfad vom Trägerring 12 auf das wenigstens eine Statorelement 30 der Strömungsmaschine, an welchem die Dichtungseinrichtung befestigbar ist, bereit. Insbesondere wird hierdurch auch die Positionierung der Ringelemente 21, 22 auf dem Trägerring 12 vereinfacht und so die Herstellung der Dichtungseinrichtung 10 vereinfacht. Die Dichtungseinrichtung 10 kann in Umfangsrichtung auch mehrere Segmente aufweisen, wobei insbesondere der Trägerring 12 und/oder wenigstens ein Ringelement 21 ,22 und/oder das Dichtungselement 14 mehrere Segmente aufweisen kann.
  • In 2 gezeigte Elemente der Dichtungseinrichtung 10, welche mit den Elementen der in 1 dargestellten Dichtungseinrichtung 10 übereinstimmen, sind in 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in Verbindung mit 2 nicht nochmals beschrieben.
  • 3 zeigt eine weitere Schnittdarstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Dichtungseinrichtung 10. Diese unterscheidet sich von der in 2 dargestellten Dichtungseinrichtung 10 dadurch, dass die Kontur 17a, 18a wenigstens einer Stirnfläche 17, 18 des sich radial erstreckenden Vorsprungs 16 wenigstens abschnittsweise parallel zur Kontur 21a, 22a des mit dem daran anliegenden Ringelement 21, 22 ausgebildet ist.
  • In 3 gezeigte Elemente der Dichtungseinrichtung 10, welche mit den Elementen der in 2 dargestellten Dichtungseinrichtung 10 übereinstimmen, sind in 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in Verbindung mit 3 nicht nochmals beschrieben.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Dichtungseinrichtung 10 für eine Strömungsmaschine. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem Schritt a) ein Trägerring 12 der Dichtungseinrichtung 10 hergestellt und in einem Schritt b) wenigstens ein Ringelement 21, 22 auf einer nach radial außen weisenden Anlagefläche 15 des Trägerrings 12 angeordnet, wobei das Ringelement 21, 22 einen am Trägerring 12 ausgebildeten, sich radial erstreckenden Vorsprung 16 kontaktiert. In einem weiteren Schritt c) erfolgt ein stoffschlüssiges Verbinden des wenigstens einen Ringelements 21, 22 mit der nach radial außen weisenden Anlagefläche 15 des Trägerrings 12. Optional können auch zwei Ringelemente 21 ,22 so auf der nach radial außen weisenden Anlagefläche 15 des Trägerrings 12 angeordnet werden, dass diese den sich radial erstreckenden Vorsprung 16 insbesondere an daran angeordneten Stirnflächen 17, 18 kontaktieren.
  • Bei einer optionalen Ausführung des Verfahrens wird in einem Schritt d) wenigstens ein Dichtungsvorsprung 26, 27 an wenigstens einem Ringelement 21, 22 angeordnet und in einem weiteren Schritt e) der wenigstens eine Dichtungsvorsprung 26, 27 mit dem Ringelement 21 bzw. 22 stoff- und/oder formschlüssig verbunden.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Dichtungseinrichtung
    12
    Trägerrings
    13
    nach radial innen weisende Anlagefläche des Trägerrings
    14
    Dichtungselement
    15
    nach radial außen weisende Anlagefläche des Trägerrings
    16
    Vorsprung
    17
    Stirnfläche des Vorsprungs
    17a
    Kontur der Stirnfläche
    18
    Stirnfläche des Vorsprungs
    18a
    Kontur der Stirnfläche
    21
    Ringelement
    21a
    Kontur des Ringelements
    22
    Ringelement
    22a
    Kontur des Ringelements
    24
    Aufnahme
    25
    Verbindung
    26
    Dichtungsvorsprung
    26a
    sich axial erstreckender Vorsprung
    27
    Dichtungsvorsprung
    27a
    sich axial erstreckender Vorsprung
    30
    Statorelement
    31
    Gleitstein
    32
    Bolzenverbindung

Claims (11)

  1. Dichtungseinrichtung (10) für eine Strömungsmaschine, insbesondere für einen Flugantrieb, zum Abdichten eines Radialspalts zwischen einem Rotor und einem Stator, mit einem sich in axialer Richtung erstreckenden Trägerring (12), der eine nach radial innen weisende Anlagefläche (13) aufweist, an welcher ein mit dem Trägerring (12) verbundenes Dichtungselement (14) angeordnet ist, und eine nach radial außen weisende Anlagefläche (15) aufweist, an welcher zwei mit dem Trägerring (12) verbundene Ringelemente (21, 22) angeordnet sind, welche eine Aufnahme (24) für wenigstens ein Statorelement (30), insbesondere für einen Abschnitt eines Leitkranzes, ausbilden, mittels welchem die Dichtungseinrichtung (10) am Stator, insbesondere am Leitkranz, der Strömungsmaschine befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerring (12) an der nach radial außen weisenden Anlagefläche (15) einen sich radial erstreckenden Vorsprung (16) mit beidseitig angeordneten Stirnflächen (17, 18) zur Anlage der Ringelemente (21, 22) aufweist, welche die axiale Erstreckung der Aufnahme (24) definieren und einen Kraftübertragungspfad vom Trägerring (12) auf das wenigstens eine Statorelement (30) bereit stellen.
  2. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerring (12) und der Vorsprung (16) gemeinsam einen einstückig, integral ausgebildeten Vollring, insbesondere mit einem T-förmigen Querschnitt, ausbilden.
  3. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringelemente (21, 22) sich jeweils axial erstreckende, radial innere Endanschnitte (21a, 22a) aufweisen, welche auf der radial nach außen weisenden Anlagefläche (15) des Trägerrings (12) insbesondere flächig aufliegen.
  4. Dichtungseinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich jeweils axial erstreckenden, radial inneren Endanschnitte (21a, 22a) der Ringelemente (21, 22) stoffschlüssig mit der nach radial außen weisenden Anlagefläche (15) des Trägerrings (12) verbunden sind.
  5. Dichtungseinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen (17, 18) axial gegenüberliegen und jeweils nach axial vorne bzw. axial hinten weisen und/oder wenigstens abschnittsweise planar und/oder parallel zur Kontur (21a, 22a) des mit dem daran anliegenden Ringelements (21, 22) ausgebildet sind.
  6. Dichtungseinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einen oder beiden Ringelementen (21, 22) jeweils ein axial vorstehender Ringabschnitt (26, 27) zur Ausbildung einer Labyrinthdichtung mit axial benachbarten Bauteilabschnitten angeordnet ist.
  7. Dichtungseinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der zwischen den zwei Ringelementen (21, 22) ausgebildeten Aufnahme (24) mindestens drei Gleitsteine (31) angeordnet sind, die dazu ausgebildet, angeordnet und vorgesehen sind, mit komplementären, gabelförmigen und sich nach radial innen erstreckenden Statorabschnitten eine Speichenzentrierung auszubilden.
  8. Verfahren zum Herstellen einer Dichtungseinrichtung (10) für eine Strömungsmaschine, welche insbesondere gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, mit wenigstens den folgenden Verfahrensschritten: - Herstellen eines Trägerrings (12) der Dichtungseinrichtung (10), insbesondere als integraler Vollring; - Anordnen wenigstens eines Ringelements (21, 22) auf einer nach radial außen weisenden Anlagefläche (15) des Trägerrings (12) wobei das Ringelement (21, 22) einen am Trägerring (12) ausgebildeten, sich radial erstreckenden Vorsprung (16) kontaktiert; und - stoffschlüssiges Verbinden des wenigstens einen Ringelements (21, 22) mit der nach radial außen weisenden Anlagefläche (15) des Trägerrings (12).
  9. Verfahren zum Herstellen einer Dichtungseinrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Ringelemente (21, 22) so auf der nach radial außen weisenden Anlagefläche (15) des Trägerrings (12) angeordnet werden, dass diese den sich radial erstreckenden Vorsprung (16) kontaktieren.
  10. Verfahren zum Herstellen einer Dichtungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: - Anordnen wenigstens eines Dichtungsvorsprungs (26, 27) an wenigstens einem Ringelement (21, 22); und - stoff- und/oder formschlüssiges Verbinden des wenigstens einen Dichtungsvorsprungs (26, 27) mit dem Ringelement (21, 22).
  11. Strömungsmaschine, insbesondere Flugtriebwerk, mit mindestens einer Dichtungseinrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder mit mindestens einer Dichtungseinrichtung (10) hergestellt mittels einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10.
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