DE102022116105A1

DE102022116105A1 - Dichtung für einen Radialspalt

Info

Publication number: DE102022116105A1
Application number: DE102022116105.6A
Authority: DE
Inventors: Marco Konle
Original assignee: MTU Aero Engines AG
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2022-06-28
Filing date: 2022-06-28
Publication date: 2023-12-28

Abstract

Dichtung (1) zur Abdichtung eines Radialspalts, wobei der Radialspalt zwischen einem ersten Bauteil (10) und einem relativ zu diesem um eine Drehachse drehbeweglichen zweiten Bauteil (20) einer Turbomaschine angeordnet ist, wobei die Dichtung (1) wenigstens ein Dichtelement (2) an dem einen Bauteil und eine Anlauffläche (3) an dem anderen von dem ersten Bauteil (10) und dem zweiten Bauteil (20) aufweist, wobei die Anlauffläche (3) derart ausgebildet ist, dass bei einer Axialverschiebung der Bauteile (10; 20) zueinander, die bei einer Änderung eines Betriebszustands der Turbomaschine von einem ersten Betriebszustand zu einem zweiten Betriebszustand auftritt, eine Dichtungspassung zwischen Anlauffläche (3) und dem wenigstens einen Dichtelement (2) gleich bleibt oder kleiner wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung, insbesondere für eine Turbomaschine, sowie eine Turbomaschine, insbesondere eine Flugtriebwerk-Gasturbine, mit einer hier beschriebenen Dichtung.
Dichtungen, insbesondere Dichtungen, sind üblicherweise senkrecht zu einer Anlauffläche positioniert. Dadurch ergibt sich, dass die Schließung / Öffnung des Dichtungsspalts rein aus der thermischen Dehnung und der Fliehkraft der rotierenden Komponenten resultiert. Die Auslegung von Dichtungen muss daher üblicherweise im gesamten Betriebsbereich, beispielsweise über die gesamte Mission, die auch den Kaltzustand umfasst, diese Größen berücksichtigen und einen Kompromiss für die verschiedenen Zustände im gesamten Betriebsbereich annehmen.
Im kalten Zustand kann eine Überdeckung zur Beschädigung der Anlauffläche führen. Legt man den Kaltspalt ausreichend groß aus, um dies zu verhindern, ist das Spaltschließungspotential, wie oben bereits erwähnt, beschränkt auf die thermische Dehnung sowie die Fliehkraftdehnung der rotierenden Komponente. Diese Einschränkung erlaubt nicht die ideale Nutzung der Dichtung im Betrieb.
Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Dichtung und/oder eine Turbomaschine mit einer verbesserten Dichtung zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Dichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine Turbomaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine Dichtung zur Abdichtung eines Radialspalts bereitgestellt. In einer Ausführungsform ist der Radialspalts zwischen einem ersten Bauteil und einem relativ zu diesem um eine Drehachse drehbeweglichen zweiten Bauteil angeordnet. In einer Ausführung weist die Dichtung wenigstens ein Dichtelement, insbesondere eine Vielzahl an Dichtelementen, an dem einen Bauteil von dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil auf. In einer Ausführungsform weist die Dichtung eine Anlauffläche, insbesondere eine Anlauffläche für das wenigstens eine Dichtelemente, insbesondere die Vielzahl an Dichtelementen, an dem anderen Bauteil von dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil auf. In einer Ausführungsform ist die Anlauffläche derart ausgebildet, dass bei einer Axialverschiebung der Bauteile zueinander, die bei einer Änderung eines Betriebszustands von einem ersten Betriebszustand zu einem zweiten Betriebszustand, insbesondere bei einer Änderung des Betriebszustands einer Turbomaschine von einem ersten Betriebszustand zu einem zweiten Betriebszustand, auftritt, eine Dichtungspassung zwischen Anlauffläche und dem wenigstens einen Dichtelement, insbesondere der Vielzahl an Dichtelementen, gleich bleibt oder kleiner wird, insbesondere in einem höheren Maße als lediglich aufgrund thermischer und/oder mechanischer Effekte/Ausdehnung.
In einer Ausführungsform ist die Anlauffläche derart ausgebildet, dass bei einer Axialverschiebung der Bauteile zueinander, die bei einer Änderung eines Betriebszustands von einem zweiten Betriebszustand zu einem ersten Betriebszustand, eine Dichtungspassung zwischen Anlauffläche und Dichtelementen gleich bleibt oder größer wird. In anderen Worten ist in einer Ausführung die Anlauffläche vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass durch die Axialverschiebung eine Dichtungspassung (anforderungsgemäß) verändert wird, insbesondere (auch) wenn die Dichtungselemente einer thermischen und/oder mechanischen (aufgrund von Fliehkräften) Dehnung unterliegen.
In einer Ausführungsform ist die Anlauffläche derart ausgebildet, dass eine bei einer Änderung des Betriebszustands von einem ersten Betriebszustand zu einem zweiten Betriebszustand, insbesondere bei einer Änderung des Betriebszustand der Turbomaschine von einem ersten Betriebszustand zu einem zweiten Betriebszustand, auftretende thermische und/oder mechanische Ausdehnung des wenigstens einen Dichtelements, insbesondere der Vielzahl an Dichtelementen, und/oder der Anlauffläche aufeinander zu, die Dichtungspassung gleich bleibt oder kleiner wird. In einer Ausführung ist eine mechanische Ausdehnung eine Ausdehnung aufgrund von Fliehkräften.
Unter dem Begriff „Dichtungspassung“ wie hierin verwendet soll vorzugsweise ein kleinster Abstand zwischen dem wenigstens einen Dichtelement, insbesondere den Dichtelementen, und einer Fläche, insbesondere einer Anlauffläche verstanden werden. Der Begriff „Dichtungspassung“ kann sich ferner auf einen Spalt bzw. Dichtungsspalt („Dichtungsspielpassung“) zwischen den Dichtelementen und der Anlauffläche, auf einen Dichtungsspalt bzw. eine Berührung von Dichtelementen und Anlauffläche („Dichtungsübergangspassung“) oder auf eine Überdeckung von Dichtelementen und Anlauffläche („Dichtungspresspassung“) beziehen. In einer Ausführungsform kann sich der Ausdruck „gleich bleiben“ darauf beziehen, dass die „Dichtungspassung“, insbesondere dass ein (kleinster) Abstand des wenigstens einen Dichtelements, insbesondere der Dichtelemente, von einer Anlauffläche (zumindest im Wesentlichen) konstant bleibt bzw. konstant ist oder dass eine Überdeckung des wenigstens einen Dichtelements, insbesondere der Dichtelemente mit der Anlauffläche (zumindest im Wesentlichen) gleich bzw. konstant bleibt, bei einer Änderung des Betriebszustands von einem ersten Betriebszustand zu einem zweiten Betriebszustand, insbesondere einer Änderung des Betriebszustands einer Turbomaschine, insbesondere über zumindest einen Teil, insbesondere den gesamten, Drehzahlbereich und/oder Lastbereich der Turbomaschine, in dem die Dichtung betrieben wird. In einer Ausführungsform kann sich der Ausdruck „kleiner werden“ darauf beziehen, dass ein (kleinster) Abstand des wenigstens einen Dichtelements, insbesondere der Dichtelemente, von einer Anlauffläche (zumindest im Wesentlichen) kleiner wird, insbesondere in einem zweiten Betriebszustand, insbesondere im Vergleich mit einem initialen Abstand, insbesondere eines ersten Betriebszustands, insbesondere bei einer Dichtungsspielpassung. In einer Ausführungsform kann sich der Ausdruck „kleiner werden“ darauf beziehen, dass ein (kleinster) Abstand der Dichtelemente von einer Anlauffläche in eine Überdeckung mit der Anlauffläche übergeht, insbesondere bei einer Dichtungsübergangspassung, insbesondere bei einer Änderung des Betriebszustands von einem ersten Betriebszustand zu einem zweiten Betriebszustand.. In einer Ausführungsform kann sich der Ausdruck „kleiner werden“ darauf beziehen, dass eine Überdeckung der Dichtelemente mit der Anlauffläche größer wird, insbesondere eine Überdeckung der Dichtelemente mit der Anlauffläche zunimmt, insbesondere ein Anpressdruck der Dichtelemente auf die Anlauffläche erhöht wird, insbesondere bei eine Dichtungspresspassung, insbesondere bei einer Änderung des Betriebszustands von einem ersten Betriebszustand zu einem zweiten Betriebszustand.
In einer Ausführung weist die Anlauffläche wenigstens einen divergenten Abschnitt auf. Alternativ oder ergänzend weist die Anlauffläche in einer Ausführung wenigstens einen konvergenten Abschnitt auf. In einer Ausführung weist die Anlauffläche wenigstens einen als Plateau ausgebildeten Abschnitt auf. In einer Ausführung sind die Abschnitte der Anlauffläche linear, konvex und/oder konkav ausgebildet. In einer (anderen) Ausführungsform ist die Anlauffläche als eine Fläche ausgebildet, die geschnitten mit einer Ebene, die zwischen einer Drehachse und einer Senkrechten auf der Drehachse aufgespannt ist, eine (zumindest abschnittsweise) stete Kurve, insbesondere eine Kurve mit wenigstens einem Wendepunkt, ausbildet. In einer Ausführung weist die Anlauffläche wenigstens einen Abschnitt auf, der als Plateau ausgebildet ist, wobei der Übergang zum Plateauabschnitt verrundet ist, insbesondere einen Radius oder einen tangentialen Übergang ausbildet, der insbesondere jeweils tangential zum Plateauabschnitt und dem angrenzenden Abschnitt ist.
Der Begriff „divergent“ wie hierin verwendet bezieht sich vorzugsweise in einer Ausführung auf eine in Strömungsrichtung und in den Radialspalt hineinreichende Orientierung bzw. Richtung, insbesondere in einer Ebene, die zwischen einer Drehachse und einer Senkrechten auf der Drehachse aufgespannt ist. In einer Ausführungsform verengt ein divergenter Abschnitt einer Anlauffläche, insbesondere eine divergente Anlauffläche, einen Radialspalt in Strömungsrichtung, insbesondere bei einer radial konstanten anderen Seite des Radialspalts.
Der Begriff „konvergent“ wie hierin verwendet bezieht sich vorzugsweise in einer Ausführung auf eine in Strömungsrichtung und aus dem Radialspalt hinauszeigende Orientierung bzw. Richtung, insbesondere in einer Ebene, die zwischen einer Drehachse und einer Senkrechten auf der Drehachse aufgespannt ist. In einer Ausführungsform erweitert ein konvergenter Abschnitt der Anlauffläche, insbesondere eine konvergente Anlauffläche, einen Radialspalt in Strömungsrichtung, insbesondere bei einer radial konstanten anderen Seite des Radialspalts.
In einer Ausführungsform ist die Anlauffläche, die auch als Anstreiffläche bezeichnet werden kann, radial variierend ausgebildet. Die Anlauffläche ist in einer Ausführungsform eine über den gesamten Betriebsbereich der Dichtung, insbesondere der Turbomaschine, eine dem wenigstens einen Dichtelement, insbesondere eine der Vielzahl an Dichtelementen, radial gegenüberliegende Fläche, insbesondere Rotorfläche, welche einen Kontaktbereich umfasst bzw. umfassen kann und/oder größer als ein solcher Kontaktbereich sein kann, d.h. dass in einer Ausführungsform im Betrieb (nicht notwendigerweise) über den gesamten Anlaufbereich ein Kontakt zwischen Dichtelement und Anlaufbereich stattfinden muss.
In einer Ausführungsform ist das wenigstens eine Dichtelement, insbesondere die Dichtelemente, der Dichtung in einem rechten Winkel zu der Drehachse ausgerichtet. Unter „rechtem Winkel“ wird hierin ein Winkel von mehr als 80° und von weniger als 100° verstanden, insbesondere ein Winkel von zumindest im Wesentlichen 90°. In einer alternativen bzw. anderen Ausführungsform ist das wenigstens eine Dichtelement, insbesondere die Dichtelemente, der Dichtung in einem Winkel zur Drehachse ausgerichtet, insbesondere nicht in einem rechten Winkel zur Drehachse. Ferner ist das wenigstens eine Dichtelement, insbesondere die Dichtelemente, der Dichtung in einer Ausführung stromabwärts oder stromaufwärts geneigt. „Stromabwärts“ soll hierin als bezogen auf eine Strömungsrichtung als weiter in Richtung der Strömung angeordnet bzw. ausgerichtet, für den Fall des wenigstens einen Dichtelements, insbesondere der Dichtelemente, als geneigt, „stromaufwärts“ entsprechend entgegengesetzt, verstanden werden.-.
In einer Ausführung ist wenigstens eine Flächennormale, insbesondere eine gemittelte, insbesondere über den wenigstens einen Abschnitt der Anlauffläche gemittelte Flächennormale der Anlauffläche für das wenigstens eine Dichtelement, insbesondere die Dichtelemente, der Dichtung in einem Winkel zur Drehachse ausgerichtet. Die wenigstens eine Flächennormale, insbesondere die über den oder die Abschnitte der Anlauffläche gemittelte Flächennormale der Anlauffläche ist in einer Ausführung ferner stromaufwärts; in einer anderen Ausführungsform stromabwärts geneigt, das heißt insbesondere in eine Richtung entgegen oder entsprechend mit einer üblicherweise anliegenden Strömung durch den Radialspalt.
Die Dichtung ist in einer Ausführung drehfest an einem von dem ersten und zweiten Bauteil vorgesehen und/oder ausgebildet. Die Anlauffläche ist vorzugsweise an dem anderen von dem ersten und zweiten Bauteil, insbesondere drehfest, vorgesehen und/oder ausgebildet.
Das erste Bauteil ist in einer Ausführung gehäuse-/leitgitterfest. Das zweite Bauteil ist in einer Ausführung rotor-/laufgitterfest. In einer anderen Ausführung ist das zweite Bauteil gehäuse-/leitgitterfest und das erste Bauteil rotor-/laufgitterfest.
In einer Ausführung kann hierdurch vorteilhafterweise ermöglicht werden, dass insbesondere zusätzlich zu (inhärenten) Effekten, wie der thermischen Dehnung und/oder einer Dehnung aufgrund von Fliehkräften, eine Relativbewegung des ersten Bauteils relativ zum zweiten Bauteil, die in einer Ausführung keine Drehbewegung ist, als Schließungsmechanismus ausgenutzt werden kann. Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhafterweise eine Dichtungspassung, insbesondere ein Kaltspalt, größer ausgelegt werden. Ferner kann (hierdurch) in einer Ausführung vorteilhafterweise ein Anstreifen im kalten Zustand vermieden bzw. reduziert werden und/oder insbesondere bei Betriebspunkten wie insbesondere von „Idle“ bis „TakeOff“ eine Dichtungspassung, insbesondere ein Spalt der Dichtung, eingestellt werden, der den Anforderungen an die Betriebspunkte (oder Betriebszustände) genügt, bzw. eine den Betriebspunkten (oder Betriebszustände) entsprechende Dichtigkeit der Dichtung aufweist bzw. einstellen kann.
Die Erfindung basiert auf dem Ansatz, die insbesondere unter betriebsgemäßer Verwendung auftretende axiale Relativverschiebung, Axialverschiebung bzw. Relativbewegung zwischen erstem und zweitem Bauteil auszunutzen, derart, dass eine Anlauffläche mit variierender radialer Höhe und ein Dichtelement einen engeren Spalt, insbesondere bis hin zu einer Spaltschließung oder zu einer Überdeckung ausbilden, als aufgrund von (lediglich) thermischen Effekten, insbesondere thermischer Ausdehnung, und/oder Fliehkräften erwartbar wäre bzw. erfolgt.
Eine axiale Relativverschiebung bzw. Axialverschiebung resultiert in Ausführungen aus der Drehrichtung und/oder Lagerung des drehenden Bauteils des ersten und zweiten Bauteils, insbesondere zusätzlich oder alternativ aus thermischer Ausdehnung, insbesondere ergibt sich eine Relativbewegung des Rotors relativ zum Stator, weiter insbesondere abhängig von der Drehrichtung und/oder Lagerung, stromaufwärts oder stromabwärts.
Dies kann in Ausführungen, insbesondere je nach Betriebszustand, wie insbesondere Leerlauf, mittlere bzw. durchschnittliche Last, oder Volllast, zu einer entsprechenden axialen Relativverschiebung bzw. Axialverschiebung führen. In einer Ausführungsform ist bzw. entspricht in einem ersten Betriebszustand, der insbesondere ein Betriebszustand mit geringer Last ist, insbesondere ein Leerlauf oder ein Kaltbetrieb bzw. Kaltstart ist, insbesondere ein Betriebszustand mit weniger als 34% einer (möglichen) Volllast und/oder mehr als 0% einer (möglichen) Volllast (eingeschlossen 0%), eine Axialverschiebung zwischen erstem und zweitem Bauteil von weniger als 34% einer (möglichen) Gesamtaxialverschiebung zwischen erstem und zweitem Bauteil, insbesondere weniger als 34% einer Gesamtaxialverschiebung von erstem Bauteil zu zweiten Bauteil im Vergleich zu einer Axialverschiebung bei einem Betrieb unter Volllast. In einer Ausführung ist bzw. entspricht in einem zweiten Betriebszustand, der insbesondere ein Betriebszustand, insbesondere ein Auslegungsbetriebszustand, mit mittlerer Last bzw. durchschnittlicher Last (im Vergleich zu einem Volllastbetrieb), insbesondere mit weniger als 95% der Last, insbesondere mit weniger als 95% einer (möglichen) Volllast und/oder mehr als 33% einer Volllast, eine Axialverschiebung von weniger als 95% einer (möglichen) Gesamtaxialverschiebung. In einer Ausführung ist bzw. entspricht in einem dritten Betriebszustand, der insbesondere ein Betriebszustand mit voller Last ist, insbesondere ein Vollastbetrieb bei zumindest im Wesentlichen Volllast ist, insbesondere ein Betriebszustand mit mehr als 95% einer (möglichen) Volllast oder Maximallast, eine Axialverschiebung zwischen erstem und zweitem Bauteil von mehr als 50%, insbesondere von mehr als 75%, mehr als 85% oder mehr als 95%, einer (möglichen) Gesamtaxialverschiebung. Eine (mögliche) Gesamtaxialverschiebung kann sich in einer Ausführungsform auf eine Axialverschiebung bei Maximallast, insbesondere bei maximaler Drehzahl, beziehen und stellt insbesondere 100% einer Axialverschiebung dar. In einer Ausführungsform ist die Anlauffläche derart ausgebildet, dass bei einer Axialverschiebung der Bauteile zueinander, die bei einer Änderung eines Betriebszustands, insbesondere bei einer Änderung des Betriebszustands einer Turbomaschine, von einem ersten zu einem dritten Betriebszustand oder von einem zweiten Betriebszustand zu einem dritten Betriebszustand, auftritt, eine Dichtungspassung zwischen Anlauffläche und dem wenigstens einen Dichtelement gleich bleibt oder kleiner wird.
In einer Ausführung ist der Winkel der (gemittelten) Flächennormalen der Anlauffläche, insbesondere die Anlauffläche derart ausgebildet, dass eine Dichtungspassung der Dichtung zumindest im Wesentlichen gleich bleibt oder sich verringert, insbesondere dass eine Dichtungspassung mit der Axialverschiebung, die bei einer Änderung des Betriebszustands von einem ersten zu einem zweiten Betriebszustand, zwischen erstem und zweitem Bauteil (zumindest im Wesentlichen) gleich bleibt oder sich mit der Axialverschiebung verringert. In einer Ausführung ist der Winkel der wenigstens einen Flächennormalen der Anlauffläche, insbesondere die Anlauffläche derart ausgebildet, dass eine Dichtungspassung der Dichtung, insbesondere entsprechend den Anforderungen an die Dichtungspassung, durch die Axialverschiebung zwischen erstem und zweitem Bauteil eingestellt wird.
In einer Ausführung beziehen sich die Betriebszustände, insbesondere Lasten und/oder Drehzahlen, auf ein System, das eine hierin beschriebene Dichtung umfasst, insbesondere eine Turbomaschine (wie hierin beschrieben), weiter insbesondere eine Flugtriebwerk-Gasturbine, mit einem Rotor, einem Stator, wobei der Rotor dem ersten Bauteil oder dem zweiten Bauteil entspricht und der Stator dem entsprechenden anderen Bauteil. In einer Ausführung ist die Axialverschiebung strömungstechnisch bedingt, insbesondere abhängig von einer Drehzahl, einer Last und/oder einem verwendeten oder zur Verfügung stehenden Fluid bzw. dessen Dichte.
Nach einigen Ausführungsformen kann eine Dichtungsstützplatte (englisch: „Backinplate“) in einem Winkel zur Drehachse ausgerichtet sein. Ferner kann die Dichtungsstützplatte in einer Ausführung stromabwärts geneigt sein, insbesondere in einem Winkel, der mit dem Winkel des wenigstens einen Dichtelements, insbesondere dem Winkel der Dichtelemente, einen Winkel von höchstens 45°, insbesondere von höchstens 20°, insbesondere von höchstens 5° bildet, insbesondere gleich dem Winkel des wenigstens einen Dichtelements, insbesondere der Dichtelemente, ist. Alternativ kann die Dichtungsstützplatte mit dem wenigstens einen Dichtelement, insbesondere den Dichtelementen, einen Winkel von höchstens 45°, insbesondere von höchstens 20°, insbesondere von höchstens 5° bilden. Die Dichtungsstützplatte ist insbesondere stromabwärts von dem wenigstens einen Dichtelement, insbesondere den Dichtelementen, der Dichtung angeordnet.
Dadurch kann in einer Ausführung ermöglicht werden, dass eine Auslenkung des wenigstens einen Dichtelements, insbesondere der Dichtelemente, der Dichtung, insbesondere in eine stromabwärtige Richtung verringert oder verhindert wird.
Nach Ausführungen kann die Anlauffläche auf einem Axialflansch, insbesondere auf einem Flügel (englisch:„Wing") eines Rotors, insbesondere auf einem Flügel einer Turbomaschine, oder einer zusätzlichen Struktur, insbesondere einer zusätzlichen Struktur ohne tragende Funktion, angeordnet sein.
Hierdurch kann in einer Ausführung ermöglicht werden, dass wenn die Anlauffläche auf einem Axialflansch angeordnet ist, eine vorhandene Struktur für die Dichtung verwendet werden kann, was insbesondere eine Fertigung bzw. einen Einbau der Dichtung erleichtert oder erleichtern kann oder dass wenn die Anlauffläche auf einer zusätzlichen Struktur, insbesondere einer Struktur, die keine tragende Funktion inne hat, angeordnet ist, insbesondere eine spezifische Anlauffläche, insbesondere eine auf das wenigstens eine Dichtelement, insbesonder die Dichtelemente, der Dichtung angepasste Anlauffläche, ausgebildet werden kann. Insbesondere kann in einer Ausführungsform, bei einer zusätzlichen Struktur, die Dichtung vorteilhafterweise vorgefertigt werden, so dass dann insbesondere eine Maßhaltigkeit verbessert werden kann.
Nach einer Ausführung ist anschließend an die Anlauffläche ein Plateau angeordnet, insbesondere stromabwärts, weiter insbesondere derart, dass die Anlauffläche und das Plateau eine Stufe ergeben, insbesondere weist die Anlauffläche (zumindest abschnittsweise) ein (derartiges) Plateau auf. Hierdurch kann in einer Ausführung die geometrische Gestaltung des Bauteils, das die Stufe, insbesondere die Anlauffläche und das Plateau, aufweist vorteilhafterweise eine geometrische Schließung zusätzlich zu den inhärenten Schließungsmechanismen, insbesondere der thermischen Dehnung und/oder Dehnung aufgrund der Fliehkräfte, und/oder eine verbesserte Spalthaltung der Dichtung im Betrieb ermöglichen.
In anderen Worten ist in einer Ausführung eine Anlauffläche axial begrenzt, insbesondere derart, dass diese als Übergang von einer radialen Höhe des Bauteils zu einem Plateau ausgebildet ist. Eine Anlauffläche kann in einer Ausführungsform zumindest abschnittsweise eine Steigung von wenigstens einem Grad und/oder höchstens 45 Grad, insbesondere höchstens 10 Grad, aufweisen, insbesondere einen linearen Abschnitt aufweisen, der eine entsprechende Steigung aufweist. In einer Ausführung ist das Plateau, insbesondere das von der Anlauffläche umfasst Plateau, axial begrenzt, insbesondere kann das Plateau eine axiale Länge von wenigstens 1 mm und/oder höchstens 25 mm aufweisen.
An die Anlauffläche, insbesondere das von der Anlauffläche umfasste Plateau, ist in einer Ausführung ein Flügel (englisch:„Wing") eines Rotors angeschlossen, insbesondere ein Flügel einer Turbomaschine, bzw. geht das Plateau in einen Flügel über. Das Plateau kann in einer Ausführung vorteilhafterweise eine (An)Strömung des Flügels verbessern.
Nach Ausführungsformen kann die wenigstens eine Flächennormale der Anlauffläche, insbesondere eine gemittelte Flächennormale des wenigstens einen Abschnitts der Anlauffläche, mit dem Winkel des wenigstens einen Dichtelements, insbesondere dem Winkel der Dichtelemente, einen Winkel von höchstens 45° bilden, insbesondere von höchstens 20°, insbesondere von höchstens 5°, insbesondere parallel zum Winkel des wenigstens einen Dichtelements, insbesondere der Dichtelemente, ausgerichtet sein. Die wenigstens eine Flächennormale, insbesondere die gemittelte Flächennormale des wenigstens einen Abschnitts, der Anlauffläche kann in einer Ausführung auf eine Weise ausgerichtet sein, dass das wenigstens eine Dichtelement, insbesondere die Dichtelemente, (zumindest im Wesentlichen) normal zur Anlauffläche ausgerichtet sind.
Vorteilhafterweise kann hierdurch in einer Ausführung eine Dichtungspassung, insbesondere ein Spalt der Dichtung, einfacher, insbesondere besser ausgelegt werden. Insbesondere kann in einer Ausführung das wenigstens eine Dichtelement, insbesondere können die Dichtelemente, vorteilhafterweise geradwinkling abschließen,. In anderen Worten können hierdurch die Dichtelemente an ihren Enden keine abgewinkelte Endfläche aufweisen. Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Dichtelement in einer Ausführung einfach(er) hergestellt werden.
Die Erfinder haben insbesondere in Versuchen herausgefunden, dass sich insbesondere bei Turbomaschinen der Rotor, der in einer Ausführung das zweite Bauteil sein kann, während des Betriebs in eine Richtung stromaufwärts verschiebt. In einer Ausführung kann sich der Rotor relativ zu den statischen Bauteilen, beispielsweise einem Leitschaufelkranz, nach stromauf verlagern, insbesondere im Hochlastbetrieb. In anderen Worten: der Rotor „zieht nach vorne“ in einigen Ausführungsformen, insbesondere in eine stromaufwärtige Richtung.
In Ausführungsformen kann der Winkel des wenigstens einen Dichtelements, insbesondere der Dichtelemente, zur Drehachse und/oder der Winkel der wenigstens einen Flächennormale, insbesondere der gemittelten Flächennormale des wenigstens einen Abschnitts, der Anlauffläche zur Drehachse wenigstens 1 ° und/oder höchstens 89° betragen. Insbesondere kann der Winkel der Dichtelemente zur Drehachse und/oder der Winkel der Flächennormale der Anlauffläche zur Drehachse in einer Ausführung wenigstens 10° und/oder höchstens 80° betragen. Insbesondere kann der Winkel der Dichtelemente zur Drehachse und/oder der Winkel der Flächennormale der Anlauffläche zur Drehachse in einer Ausführung wenigstens 25° und/oder höchstens 65° betragen. Insbesondere kann der Winkel der Dichtelemente zur Drehachse und/oder der Winkel der Flächennormale der Anlauffläche zur Drehachse in einer Ausführung wenigstens 35° und/oder höchstens 55° betragen, Insbesondere kann der Winkel der Dichtelemente zur Drehachse und/oder der Winkel der Flächennormale der Anlauffläche zur Drehachse in einer Ausführung wenigstens 40° und/oder höchstens 50° betragen. Insbesondere kann der Winkel der Dichtelemente zur Drehachse und/oder der Winkel der Flächennormale der Anlauffläche zur Drehachse in einer Ausführung wenigstens 42° und/oder höchstens 48° betragen Die Winkel sind insbesondere ungleich ganzzahligen Vielfachen von 90°.
Hierdurch kann in einer Ausführung ermöglicht werden, dass der Winkel der Dichtelemente der Dichtung und/oder der Winkel der Flächennormalen der Anlauffläche für eine Axialverschiebung eines der Bauteile in Bezug zum anderen in Richtung der Drehachse, insbesondere stromaufwärts in Drehachsrichtung, derart eingestellt werden kann, dass für Betriebszustände wie hierin beschrieben, insbesondere für die verschiedenen Betriebszustände, eine Dichtungspassung, insbesondere eine Spaltbreite der Dichtung optimiert wird.
Nach Ausführungen kann die Anlauffläche eine Panzerung aufweisen, insbesondere eine Panzerung mit wenigstens einer Hartstoffschicht.
Vorteilhafterweise kann hierdurch in einer Ausführung eine längere Standzeit der Anlauffläche ermöglicht werden. In einer Ausführung kann ermöglicht werden, dass eine Überdeckung und/oder Abrasion der Anlauffläche verringert oder verhindert wird. In einer Ausführung kann hierdurch ermöglicht werden, dass, insbesondere die üblicherweise hochwertigeren Rotoren, länger im Einsatz bleiben bzw. bleiben können. Weiterhin kann hierdurch in einer Ausführungsform ermöglicht werden, dass weniger Wärme durch Reibung als insbesondere ohne Panzerung entsteht. Hierdurch kann in einer Ausführung das Bauteil (weiter) geschützt werden, insbesondere wenn es sich um ein Bauteil, insbesondere einen Rotor, aus Titan handelt.
Nach Ausführungsformen kann die Hartstoffschicht eine Oxidkeramik und/oder eine Carbidkeramik, insbesondere mit einer Matrix, die insbesondere Kobalt (Co), Nickel (Ni), Chrom (Cr) und/oder diamantartigem Kohlenstoff (englisch: „diamond like carbon“; DLC) aufweist, umfassen. Insbesondere kann die Oxidkeramik oder die Carbidkeramik in einer Matrix eingebettet sein, insbesondere in einer Matrix umfassend Co, Ni, Cr, und/oder DLC. DLC kann hierin insbesondere als amorpher Kohlenstoff verstanden werden.
Vorteilhafterweise kann hierdurch in einer Ausführung ermöglicht werden, dass eine Hartstoffschicht langlebiger und für den entsprechenden Temperaturbereich eingestellt werden kann, insbesondere auf eine Weise, mit der die Anlauffläche besser gegen Abrasion geschützt ist. Weiterhin kann durch eine Panzerung mit wenigstens einer Hartstoffschicht in einer Ausführung ein Temperaturniveau am Bauteil vergleichmäßigt werden. Hierdurch wird vorteilhafterweise in einer Ausführung weniger Wärme lokal in das Bauteil eingetragen.
In Ausführungen kann die Hartstoffschicht Wolframkarbid und/oder Kobalt umfassen. Insbesondere kann die Hartstoffschicht eine Kobalt-Matrix umfassen. Die Kobaltmatrix kann ferner in einer Ausführung Wolframkarbid umfassen.
In Ausführungen kann die Panzerung eine insbesondere mittlere, maximale und/oder minimale Dicke von wenigstens 10 µm und/oder höchstens 500 µm aufweisen. Insbesondere kann eine Hartstoffschicht eine insbesondere mittlere, maximale und/oder minimale Dicke von wenigstens 10 µm und/oder höchstens 500 µm aufweisen.
Vorteilhafterweise kann hierdurch in einer Ausführung ermöglicht werden, dass der Spalt der Dichtung über die Dicke der Panzerung, insbesondere der Hartstoffschicht eingestellt werden kann. Ferner kann in einer Ausführung insbesondere im Falle einer Abrasion ermöglicht werden, dass eine weitere und/oder neue Schicht aufgebracht werden kann.
Nach Ausführungen kann die Panzerung mit wenigstens einem Aufbringverfahren aufgebracht sein, das physikalische Gasphasenabscheidung (englisch: „physical vapor deposition“; PVD), chemische Gasphasenabscheidung (englisch: „chemical vapor deposition“; CVD) und/oder thermisches Spritzen umfasst. Insbesondere kann in einer Ausführung die Hartstoffschicht mit wenigstens einem Aufbringverfahren aufgebracht sein, das PVD, CVD und/oder thermisches Spritzen umfasst.
Vorteilhafterweise kann hierdurch in einer Ausführung ermöglicht werden, dass die Hartstoffschicht und/oder die Panzerung gleichmäßig aufgetragen und insbesondere ohne thermische Einwirkung auf das Bauteil aufgebracht werden kann.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, vorzugsweise eine Flugtriebwerk-Gasturbine, ein erstes und ein zweites Bauteil, insbesondere einen Rotor und einen Stator, und insbesondere ein Gehäuse, auf. In einer Ausführung, zum Abdichten eines Radialspaltes zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil, insbesondere zwischen Rotor und Stator, ist eine Dichtung an dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil, insbesondere dem Stator und dem Rotor, befestigt, insbesondere drehfest und wobei sich insbesondere bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Turbomaschine das zweite Bauteil relativ zum ersten Bauteil axial bewegt und sich aufgrund der Axialverschiebung der radiale Abstand zwischen der Anlauffläche und dem mindestens einen Dichtelement verringert und/oder sich eine radiale Überdeckung zwischen diesen vergrößert..
Vorteilhafterweise kann hierdurch in einer Ausführung ermöglicht werden, dass die Turbomaschine effizienter betrieben werden kann, insbesondere eine Leistung der Turbomaschine erhöht werden kann.
Die Dichtung kann in einer Ausführung zur Abdichtung verwendet werden. Die Dichtung, die im Betrieb wenigstens temporär abdichtet bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird, kann insbesondere für eine Verdichterstufe verwendet werden und/oder für eine Turbinenstufe verwendet werden. Die Dichtung kann eine im Verglich zu Labyrinthdichtungen höhere Dichtigkeit aufweisen und kann in einer Ausführungsform insbesondere ermöglichen, dass insbesondere eine Verdichter- und/oder Turbinenstufe, die eine Dichtung aufweist, effizienter betrieben werden kann.
Das wenigstens eine Dichtelement, insbesondere die Dichtelemente, können in einer Ausführung in einem Dichtungsgehäuse angeordnet sein, sodass diese während des Betriebs nicht verloren gehen können und somit die Dichtwirkung nicht vermindert oder gar das Betriebsverhalten der Dichtung beeinträchtigt wird. Das Dichtungsgehäuse kann in einer Ausführung eine Dichtungsstützplatte umfassen, die insbesondere stromabwärts angeordnet ist.
Dichtelemente sind in einer Ausführung elastisch und/oder flexibel ausgebildet. Das wenigstens eine Dichtelement kann in einer Ausführung eine Borste, insbesondere eine Borste einer Bürstendichtung sein. In anderen Ausführungen ist das wenigstens eine Dichtelement ein „Dichtfin“ oder eine Dichtspitze, insbesondere eine Dichtspitze einer Einlaufdichtung. Die Einlaufdichtung kann in einer Ausführung einen Einlauf- oder Anstreifbelag, insbesondere in Honigwabenform, umfassen, in welchen das Dichtelement einlaufen kann. Bürsten im Sinne der Erfindung sind vorzugsweise synonym mit Fasern und/oder Drähten zu verstehen bzw. als Drähte und/oder Fasern umfassend.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:

1: eine Dichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit im rechten Winkel zur Drehachse angeordneten Dichtelementen in einem ersten Betriebszustand;
2: eine Dichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit im rechten Winkel zur Drehachse angeordneten Dichtelementen in einem zweiten Betriebszustand;
3: eine Dichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit im rechten Winkel zur Drehachse angeordneten Dichtelementen in einem zweiten Betriebszustand und einem an die Anlauffläche angeschlossenen Plateau;
4: eine Dichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit in einem Winkel zur Drehachse angeordneten und stromabwärts geneigten Dichtelementen in einem ersten Betriebszustand; und
5: eine Dichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit in einem Winkel zur Drehachse angeordneten und stromabwärts geneigten Dichtelementen in einem zweiten Betriebszustand.

1 zeigt eine Dichtung 1 mit auf einem ersten Bauteil 10 drehfest ausgebildeten Dichtelementen 2 und einer auf einem zweiten Bauteil 20 ausgebildeten Anlauffläche 3. Die Dichtelemente 2 der Dichtung 1 sind im rechten Winkel zur (gemeinsamen) Drehachse der beiden Bauteile 10; 20 angeordnet.
Ferner ist die Anlauffläche 3 derart ausgebildet, dass die Flächennormale der Anlauffläche 3 in einem Winkel zur Drehachse 30 ausgebildet ist. Ferner ist in 1 eine Dichtungsstützplatte 4 schematisch gezeigt, die die Dichtelemente 2 der Dichtung 1 gegen ein Verkippen bzw. Abwinkeln in stromabwärtiger Richtung absichert. Das zweite Bauteil 20, das in der Darstellung von 1 ein Rotor ist, bewegt bzw. verschiebt sich während eines Betriebs der Turbomaschine 100 bei einer Änderung des Betriebszustands von einem ersten Betriebszustand zu einem zweiten Betriebszustand (beispielhaft) in stromaufwärtiger Richtung, so dass die Dichtungspassung; in 1 als Dichtungsspielpassung mit einem Spalt dargestellt zwischen den Dichtelementen 2 und der Anlauffläche 3 verringert wird (siehe 2). Die Drehachse 30 ist nur beispielhaft eingeblendet und entspricht, insbesondere von ihrer Anordnung her, nicht der realen Drehachse. Die 1 zeigt insbesondere einen ersten Betriebszustand (durchgezogene Linien), insbesondere schematisch einen Kaltspalt. Ferner ist in 1 eine Anlauffläche 3 mit anschließendem Plateau 6 gezeigt, das um d radial erhöht ist gegenüber dem Beginn der Anlauffläche 3. Das Plateau 6 ist in seiner axialen Breite hier begrenzt dargestellt. In 1 ist ferner gestrichelt ein alternativer erster Betriebszustand einer anderen Ausführungsform gezeigt, bei dem die Dichtelemente 2 senkrecht zur Drehachse 30 oberhalb des Plateaus 6 angeordnet sind. Die Dichtelemente 2 bilden zum zweiten Bauteil 20 eine Dichtungspassung aus, der in 1 nicht maßstabsgetreu und nur schematisch dargestellt ist.
2 zeigt die Dichtung 1 in einem anderen, beispielsweise einem zweiten oder einem dritten, Betriebszustand als in 1, bei dem das zweiten Bauteil 20 durch die Änderung des Betriebszustands in eine durch einen Pfeil angedeutete stromaufwärtige Richtung verschoben wird bzw. verschoben ist. Dabei stellt sich Dichtungspassung der Dichtung 1 auf den für den in 2 dargestellten Betriebszustand, hier beispielhaft eine kleinere Dichtungspassung . In 2 wird absichtlich auf die Schnittdarstellung des zweiten Bauteils 20 verzichtet, um den Winkel β2 zwischen der Drehachse 30 und der Flächennormalen der Anlauffläche 3 schematisch darzustellen. Die 2 zeigt die Dichtungspassung der Dichtung 1 in einem zweiten Betriebszustand, der sich vom in 1 gezeigten ersten Betriebszustand, sowohl vom mit durchgezogenen Linien, als auch mit gestrichelten Linien dargestellten (ersten) Betriebszustand, unterscheidet. Für den in 1 gestrichelt dargestellten (ersten) Betriebszustand ist in 2 entsprechend eine Axialverschiebung des zweiten Bauteils 20 zum ersten Bauteil 10 mit gestricheltem Pfeil dargestellt. Die Dichtungspassung in 2 ist im Vergleich zu der in 1 dargestellten Dichtungspassung kleiner, vorzugsweise weil die Anlauffläche derart ausgestaltet ist, dass durch die Axialverschiebung der Bauteile 10; 20 zueinander die Dichtungspassung gleich groß bleibt bzw. ist oder wie in 2 dargestellt kleiner wird bzw. ist als im in 1 dargestellten ersten Betriebszustand. Der Übergang vom gestrichelt dargestellten ersten Betriebszustand in 1 zum zweiten bzw. anderen Betriebszustand in 2 umfasst eine thermische Dehnung und/oder eine Dehnung aufgrund von Fliehkräften, vorzugsweise so dass die Dichtungspassung im zweiten bzw. anderen Betriebszustand gleich groß oder wie hier dargestellt kleiner ist bzw. wird.
3 zeigt eine Dichtung 1, die im rechten Winkel zu einer Drehachse steht. Die Dichtung 1 ist in 3 beispielhaft in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen gezeigt. Der erste Betriebszustand der Dichtung 1 ist mit durchgezogenen Linien dargestellt und zeigt die Dichtungselemente 2 in einer Ausgangslage entsprechend dem ersten Betriebszustand über dem Plateau 6 (senkrecht zur Drehachse gesehen). Durch. eine Änderung des Betriebszustands von dem ersten Betriebszustand zu einem zweiten Betriebszustand verschiebt sich das zweite Bauteil 20 relativ zum ersten Bauteil 10, wie mit dem Pfeil auf der linken Seite des zweiten Bauteils 20 dargestellt. Die Anlauffläche 3 ist dabei derart ausgebildet, dass eine Dichtungspassung bei der Änderung des Betriebszustands gleich groß bleibt oder kleiner wird, wie hier gestrichelt dargestellt. Das Plateau 6 und die Anlauffläche 3 sind dabei, wie beispielhaft dargestellt, derart konfiguriert, dass eine Kombination von Axialverschiebung und thermischer Dehnung und/oder einer Dehnung aufgrund von Fliehkräften kompensiert wird bzw. werden kann. In einer alternativen Ausführung kann die Axialverschiebung entgegengesetzt zur dargestellten Axialverschiebung erfolgen.
4 zeigt eine Dichtung 1 mit auf einem ersten Bauteil 10 drehfest ausgebildeten Dichtelementen 2 und einer auf einem zweiten Bauteil 20 ausgebildeten Anlauffläche 3. Die Dichtelemente 2 der Dichtung 1 sind in einem Winkel zur (gemeinsamen) Drehachse 30 der beiden Bauteile 10; 20 angeordnet. Ferner ist die Anlauffläche 3 derart ausgebildet, dass die Flächennormale der Anlauffläche 3 in einem Winkel zur Drehachse 30 ausgebildet ist (siehe 5). Ferner ist in 4 eine Dichtungsstützplatte 4 schematisch gezeigt, die die Dichtelemente 2 der Dichtung 1 gegen ein Verkippen bzw. Abwinkeln in stromabwärtiger Richtung absichert. Das zweite Bauteil 20 bewegt bzw. verschiebt sich während eines Betriebs bei einer Änderung des Betriebszustands von einerm ersten Betriebszustand zu einem zweiten Betriebszustand in stromaufwärtiger Richtung, so dass die Dichtungspassung der Dichtung 1 zwischen den Dichtelementen 2 und der Anlauffläche 3 kleiner wird (siehe 5 für den geänderten Betriebszustand). Die Drehachse 30 ist nur beispielhaft eingeblendet und entspricht, insbesondere von ihrer Anordnung her, nicht der realen Drehachse. Die Darstellung in 4 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einer Turbomaschine 100. Die 4 zeigt insbesondere einen ersten Betriebszustand, insbesondere schematisch eine Dichtungspassung mit einen Kaltspalt.
5 zeigt die Dichtung 1 der 4 in einem zweiten Betriebszustand, bei dem das zweiten Bauteil 20 durch die Betriebszustandsänderung in eine durch einen Pfeil angedeutete stromaufwärtige Richtung verschoben wird bzw. verschoben ist. Dabei stellt sich die Dichtungspassung der Dichtung 1 auf die für den zweiten Betriebszustand ausgelegte Dichtungspassung ein. In 5 wird absichtlich auf die Schnittdarstellung des zweiten Bauteils 20 verzichtet, um die Winkel β1 und β2 zwischen der Drehachse 30 und den Dichtelementen 2 der Dichtung 1 respektive zwischen Drehachse 30 und der (gemittelten) Flächennormalen der Anlauffläche 3 schematisch darzustellen. β1 ist in 5 ungleich β2 dargestellt. Die Winkel β1 und β2 können aber auch betragsmäßig gleich sein, so dass die Dichtelemente 2 (zumindest im Wesentlichen) parallel zur (gemittelten) Flächennormalen der Anlauffläche 3 ausgerichtet sind. In 5 ist ferner eine Panzerung 5 dargestellt, die die Anlauffläche 3 schützt, insbesondere vor Abrasion, insbesondere im Fall einer Überdeckung der Dichtelemente 2 mit der Anlauffläche 3. Ferner kann die Panzerung 5 der Anlauffläche 3 einen thermischen Eintrag über die Fläche der Panzerung 5 verteilen und so insbesondere lokal thermische Spitzen verkleinern. Die 5 zeigt insbesondere die Dichtungspassung der Dichtung 1 in einem zweiten Betriebszustand, der sich vom in 4 gezeigten ersten Betriebszustand unterscheidet.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
Bezugszeichenliste

1: Dichtung
2: Dichtelemente
3: Anlauffläche
4: Dichtungsstützplatte
5: Panzerung
6: Plateau
10: erstes Bauteil
20: zweites Bauteil
30: Drehachse
100: Turbomaschine
β1: Winkel zwischen Drehachse und Dichtelemente
β2: Winkel zwischen Drehachse und Flächennormale der Anlauffläche
d: radiale Höhendifferenz des Plateaus

Claims

Dichtung (1) zur Abdichtung eines Radialspalts, wobei der Radialspalt zwischen einem ersten Bauteil (10) und einem relativ zu diesem um eine Drehachse drehbeweglichen zweiten Bauteil (20) einer Turbomaschine angeordnet ist, wobei die Dichtung (1) wenigstens ein Dichtelement (2) an dem einen Bauteil und eine Anlauffläche (3) an dem anderen von dem ersten Bauteil (10) und dem zweiten Bauteil (20) aufweist, wobei die Anlauffläche (3) derart ausgebildet ist, dass bei einer Axialverschiebung der Bauteile (10; 20) zueinander, die bei einer Änderung eines Betriebszustands der Turbomaschine von einem ersten Betriebszustand zu einem zweiten Betriebszustand auftritt, eine Dichtungspassung zwischen Anlauffläche (3) und dem wenigstens einen Dichtelement (2) gleich bleibt oder kleiner wird.
Dichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche (3) derart ausgebildet ist, dass eine bei der Änderung des Betriebszustands der Turbomaschine von einem ersten Betriebszustand zu einem zweiten Betriebszustand auftretende thermische und/oder mechanischen Ausdehnung des wenigstens einen Dichtelements (2) und/oder der Anlauffläche aufeinander zu, die Dichtungspassung gleich bleibt oder kleiner wird.
Dichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche (3) wenigstens einen divergenten, wenigstens einen konvergenten Abschnitt und/oder wenigstens einen Plateauabschnitt aufweist, wobei die Abschnitte linear, konvex und/oder konkav ausgebildet sind.
Dichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dichtelement (2) in einem rechten Winkel zur Drehachse (30) ausgerichtet ist; oder das wenigstens eine Dichtelement (2) in einem Winkel (β1) zu der Drehachse (30) ausgerichtet und geneigt ist, insbesondere stromabwärts oder stromaufwärts.
Dichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Flächennormale der Anlauffläche (3), insbesondere eine gemittelte Flächennormale der Anlauffläche (3), für die Dichtung (1) in einem Winkel (β2) zur Drehachse (30) ausgerichtet und geneigt ist, insbesondere stromaufwärts oder stromabwärts.
Dichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialverschiebung bei der Änderung des Betriebs von einem ersten Betriebszustand, insbesondere einem Leerlauf, über einen Auslegungsbetriebszustand, insbesondere einen zweiten Betriebszustand mit insbesondere höherer Drehzahl als der erste Betriebszustand, bis zu einem dritten Betriebszustand mit Maximallast stetig ist und die größte Axialverschiebung bei einer Maximallast, insbesondere bei einer maximalen Drehzahl, erreicht.
Dichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtungsstützplatte (4) in einem rechten Winkel oder in einem Winkel zur Drehachse (30) ausgerichtet und stromabwärts oder stromaufwärts geneigt ist, insbesondere in einem Winkel, der mit dem Winkel der Dichtelemente einen Winkel von höchstens 45° bildet, insbesondere gleich dem Winkel der Dichtelemente ist.
Dichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche (3) oder die Anlauffläche (3) und das Plateau (6) auf einem Axialflansch oder einer zusätzlichen Struktur, insbesondere einer zusätzlichen Struktur ohne tragende Funktion, angeordnet ist.
Dichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächennormale der Anlauffläche (3) mit dem Winkel der Dichtelemente einen Winkel von höchstens 45° bildet, insbesondere parallel zum Winkel der Dichtelemente (2) ausgerichtet ist, wenn diese in einem Winkel (β2) zur Drehachse (30) ausgerichtet und stromaufwärts oder stromabwärts geneigt sind, insbesondere auf eine Weise, dass die Dichtelemente (2) normal zur Anlauffläche (3) ausgerichtet sind, wenn diese in einem Winkel (β2) zur Drehachse (30) ausgerichtet und stromaufwärts oder stromabwärts geneigt sind.
Dichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (β1) der Dichtelemente (2) zur Drehachse (30) und/oder der Winkel (β2) der Flächennormale der Anlauffläche (3) zur Drehachse (30) wenigstens 1° und/oder höchstens 89° beträgt.
Dichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche (3) oder die Anlauffläche (3) und das Plateau (6) eine Panzerung (5) aufweist, insbesondere eine Panzerung (5) mit wenigstens einer Hartstoffschicht.
Dichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente flexibel und/oder elastisch sind, insbesondere dass die Dichtung eine Bürstendichtung ist und das wenigstens eine Dichtelemente (2), insbesondere die Vielzahl an Dichtelementen (2), als Borste(n) ausgebildet sind.
Dichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffschicht eine Oxidkeramik und/oder eine Carbidkeramik, insbesondere mit einer Matrix, die insbesondere Co, Ni, Cr und/oder DLC aufweist, umfasst.
Dichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffschicht Wolframkarbid und/oder Kobalt umfasst.
Dichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Panzerung (5) eine Dicke von wenigstens 10 µm und/oder höchstens 500 µm aufweist.
Dichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Panzerung (5) mit wenigstens einem Aufbringverfahren aufgebracht ist, das PVD, CVD und/oder thermisches Spritzen umfasst.
Turbomaschine (100), insbesondere Flugtriebwerk-Gasturbine, mit einem Rotor, einem Stator und einer Dichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Abdichtung eines Radialspalts zwischen Rotor und Stator, wobei sich insbesondere bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Turbomaschine das zweite Bauteil (20) relativ zum ersten Bauteil (10) axial bewegt und sich aufgrund der Axialverschiebung der radiale Abstand zwischen der Anlauffläche (3) und dem mindestens einen Dichtelement (2) verringert und/oder sich eine radiale Überdeckung zwischen diesen vergrößert.
Turbomaschine (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Radialspalt zur Abdichtung zwischen einem Leitschaufelkranz als Stator und einer radial innerhalb davon angeordneten Anlauffläche (3) des Rotors ausgebildet ist.