DE1090231B - Spaltdichtung zwischen einander benachbarten Schaufeln eines Laufschaufelkranzes einer Dampf- oder Gasturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spaltdichtung zwischen einander benachbarten Schaufeln eines Laufschaufelkranzes einer Dampf- oder Gasturbine, wobei zwischen dem Fuß und dem Blatt jeder Schaufel ein Schaufelschaft von beträchtlicher radialer Lange vorbanden ist.

Solche Spalte zwischen den Schaufeln eines Kranzes sollen bekanntlich verhindern, daß bei Wärmedehnung der Schaufeln oder bei Wärmeschrumpfung des Schaufelträgers (Läufers) die Schaufeln sich aneinanderpressen und daß dadurch Spannungen in den Schaufeln oder im Läufer entstehen.

Solche Spalte sind, weil sie Treibmittel durchlassen, eine Ursache für Verluste an Treibmittel und an Wirkungsgrad. Aufgabe ist, den Spalt zu dichten und doch jene Spannungen nicht entstehen zu lassen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Spalt im wesentlich ganzen Radialbereich des Schaufelschaftes durch mindestens einen wesentlich radial gerichteten zylindrischen Teil elastisch veränderlichen Durchmessers abgedichtet ist, der in einer radialen Nut mindestens einer der beiden Schaufeln angeordnet ist und mit elastischer Pressung an den beiden Schaufeln anliegt.

Die Erfindung hat den zusätzlichen Vorteil, Schwingungen der Schaufeln zu dämpfen. Freilich kennt man schon Schwingungsdämpfung an Turbinenlaufschaufeln mittels loser zylindrischer Teile, die zwischen je zwei Schaufeln in Schaufelnuten keilförmigen Querschnitts von nicht selbsthemmendem Keilwinkel liegen und im Lauf von ihrer Fliehkraft an die Schaufeln angepreßt werden, die also, wenn die Schaufeln gegeneinanderschwingen, vermöge der durch die Anpressung erzeugten Reibung die Schwingungen dämpfen. Aber diese dämpfenden Teile sind in ihrer Länge axial gerichtet und von nur geringer radialer Erstreckung und sind nicht gedacht noch geeignet, den Spalt zwischen den Schaufeln gegen axiale Strömung zu dichten.

Auch ist freilich eine der Erfindung ähnliche Dichtung, nämlich von radialen, in Achsebenen sich erstreckenden Dehnungsschlitzen am Umfang einer Turbinenläuferscheibe, mittels solcher zylindrischen Teile elastisch verformbaren Durchmessers schon vorgeschlagen worden. Jedoch dient sie nicht zur Spaltdichtung zwischen den Schaufeln selbst und daher auch nicht zur Dämpfung von Schwingungen der Schaufeln.

Dichtungen elastisch verformbaren Durchmessers, z. B. Dichtungen, die aus geschlitztem, federndem Rohr bestehen, sind an sich bekannt.

Die Erfindung läßt sich um noch stärkerer Schwingungsdämpfung willen noch dahin ergänzen, daß außer dem oder den radialgerichteten zylindrischen Teil bzw. Teilen zusätzlich ein axialgerichteter zylindrischer

Spaltdichtung zwischen einander benachbarten Schaufeln eines Laufschaufelkranzes einer Dampf- oder Gasturbine

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. März 1955

Thomas Neil Hull jun., Marblehead, Mass. (V. St, A.), ist als Erfinder genannt worden

Teil elastisch veränderlichen Durchmessers in einer axialen Nut mindestens einer der beiden Schaufeln angeordnet ist und mit elastischer Pressung an den beiden Schaufeln anliegt.

Jene zylindrischen Teile elastisch veränderlichen Durchmessers können aus spiralig zu Rohren gewickelten Federblechen bestehen.

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung der Erfindung, und zwar in

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht zweier Turbinenschaufeln eines Lauf Schaufelkranzes, zwischen denen die erfindungsgemäße Spaltdichtung angebracht ist,

Fig. 2 einen Schnitt in der Ebene 2-2 von Fig. 1 und Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des zylindrischen Dichtungsteils.

Das Turbinenlaufrad 1 ist mit achsparallelen Nuten 2 von Tannenbaumprofil 3 versehen, in die die Schaufeln 4 eingesetzt sind. Diese bestehen aus dem Schaufelblatt 5 und dem Schaufelfuß 6. Der Schaufelfuß 6 setzt sich aus dem Schaft 6 a und dem tannenbaumförmigen eigentlichen Fuß 6b zusammen. Der Schaft 6a ist in radialer Richtung ziemlich lang, damit sich die tannenbaumförmigen eigentlichen Füße außerhalb des Bereiches der hohen Temperaturen des Treibmittels in dem Gebiet befinden, welches vom Kühlsystem umschlossen wird, das den Läufer in herkömmlicher Weise kühlt. Zwischen den Schäften je

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zweier nebeneinanderliegenden Schaufeln besteht ein Spalt 9. In jedem Spalt 9 ist eine Dichtung angebracht, die Durchtritt von Treibmittel durch den Spalt verhindert. Zu diesem Zweck weist jede Schaufel 4 in "der Vorderseite 8 des Schaftes fra eine Anzahl von" Nuten ID, 11 auf (Fig. 2). Diese .Nuten, besitzen bei d.er_ge-V zeigten Ausführung einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt. Die Nut 11 liegt achsparallel, die Nuten IO liegen radial. In den Nuten 10,11 sind zylindrische Dichtungsteile 13," 14 der in Fig. 3 dargestellten Art untergebracht. Diese Teile 13,14 sind aus dünnem Federblech spiralförmig gewickelt. Die spiralfederartige Wirkung veranlaßt,, daß sich die Teile ausdehnen und an die Schaufeln anpressen, zwischen welchen sie liegen. Der Teil 13 wird außerdem durch die Zentrifugalkraft, welche im Betrieb hervorgerufen wird, in engem Kontakt mit der Oberseite 11a der Nut 11 und der anschließenden Schaftfläche 7 gehalten.

Diese spiralförmigen federnden Dichtungsteile üben zusätzlich eine dämpfende Wirkung auf die Schaufeln aus. Wenn eine Schaufel anders als die benachbarten Schaufeln schwingt, entsteht eine Relativbewegung zwischen ihr und den Nachbarschaufeln. Geschieht diese Relativbewegung in achsparalleler Richtung, so verursacht sie Reibung zwischen dem Schaft und den damit in Berührung stehenden Flächen des spiraligen Dichtungsteils. Geschieht die Relativbewegung in tangentialer Richtung, so bewirkt sie eine gewisse Ausdehnung und Zusammenpressung des Spaltes 9, in welchem die Teile liegen; diese verursacht eine Ausdehnung und Zusammenpressung der Teile, wodurch eine scheuernde Reibung zwischen benachbarten Windungen der Spiralfeder erzeugt wird. Diese Reibung tritt im wesentlichen entlang der gesamten Berührungsfläche zwischen den Windungen des spiralförmigen Teils auf; dadurch besteht eine Reibungsfläche, die um ein vielfaches größer ist als die tatsächliche Berührungsfläche zwischen der äußersten Windung und den benachbarten Schaftflächen, wodurch die Schaufelschwingungen besonders stark gedämpft werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   - ,1. Spaltdichtung zwischen einander benachbarten Schaufeln eines Lauf Schaufelkranzes einer Dampf- oder Gasturbine, wobei zwischen dem Fuß und dem Blatt jeder Schaufel ein Schaufelschaft von beträchtlicher radialer Länge vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt im wesentlich ganzen Radialbereich des Schaufelschaftes durch mindestens einen wesentlich radial gerichteten zylindrischen Teil elastisch veränderlichen Durchmessers abgedichtet ist, der in einer radialen Nut mindestens einer der beiden Schaufeln angeordnet ist und mit elastischer Pressung an den beiden Schaufeln anliegt.
2. 2. Spaltdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein axialgerichteter zylindrischer Teil elastisch veränderlichen Durchmessers in einer axialgerichteten Nut mindestens einer der beiden Schaufeln angeordnet ist und mit

   -" elastischer Pressung an. den beiden Schaufeln anliegt. . ■ - . .
3. 3. Spaltdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil elastisch veränderlichen Durchmessers aus einem zu einem Rohr spiralig gewickelten Federblech

   "" besteht.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 319206;
   deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 700314;
   schweizerische Patentschrift Nr. 261720;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 310412.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsches Patent Nr. 1 031 804.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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