DE19601818A1 - Turbinenschaufel-Anordnung mit einem Deckband - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel-Anordnung mit einem Deck­ band, das zumindest eine umlaufende Dichtrippe aufweist, wie dies bei­ spielsweise aus der WO 94/11616 bekannt ist. Mit Hilfe der einen bzw. meh­ reren umlaufenden Dichtrippen auf dem Deckband sollen dabei die Lecka­ geverluste über den Spalt zwischen Deckband und der Strömungskanal­ wand so gering als möglich gehalten werden.

Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer diese Leckageverluste noch weiter reduziert werden können, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Dichtrippe mit einem umlaufenden Schlitz versehen ist, über den ein im Bodenbereich des Schlitzes zugeführter Luftstrom an der Oberkante der Dichtrippe austritt. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird ein im wesentlichen quer zum Leckagestrom zwi­ schen der Dichtrippen-Oberkante sowie der Kanalwand aus dieser Ober­ kante austretender Luftstrom dazu genutzt, den Leckagestrom zu reduzie­ ren. Im Spalt zwischen der Dichtrippen-Oberkante sowie der Kanalwand bil­ den sich somit Wirbel aus, die ein Strömungshindernis für den Leckagestrom darstellen. Dabei kann der dem Schlitz im Bodenbereich zugeführte Luft­ strom selbst vom Leckagestrom stromauf der Dichtrippe abgezweigt werden, bevorzugt ist es aber möglich, diesen in den Schlitz gelangenden Luftstrom von einem Kühlluftkanal abzuzweigen, der in der Turbinenschaufel oder bevorzugt im Deckband vorgesehen ist und zur Kühlung dieser Elemente Kühlluft führt.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs­ beispieles. Dabei zeigt Fig. 1 einen Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Deckband-Segment mit zugeordneter Turbinenschaufel, Fig. 2 die Ansicht X aus Fig. 1 und Fig. 3 den Schnitt A-A aus Fig. 1.

Eine Turbinenschaufel, insbesondere diejenige einer Hochdruckturbine einer Fluggasturbine ist mit der Bezugsziffer 1 versehen und trägt ein Segment 2 eines Deckbandes, welches im folgenden auch als Deckband 2 bezeichnet wird und welches - wie bekannt - zusammen mit den weiteren Deckband-Seg­ menten der benachbarten Schaufeln ein umlaufendes Deckband bildet. Auf seiner Oberseite weist das Deckband 2 drei in Turbinen-Axialrichtung hintereinander angeordnete Dichtrippen 3, 4, 5 auf. Diese Dichtrippen 3, 4, 5 sollen Spaltdichtungen gegenüber der lediglich andeutungsweise gezeigten Kanalwand 6 bilden und den durch Pfeile 7 dargestellten Leckage-Luftstrom so gering als möglich halten. Verbessert wird diese Dichtwirkung durch einen weiteren Luftstrom 8, der an der Oberkante 5a der Dichtrippe 5 aus der Dichtrippe 5 in den Spalt zwischen Dichtrippe 5 und Kanalwand 6 austritt. In diesem Spalt erfolgt somit eine intensive Wirbelbildung zwischen dem Leckage-Luftstrom 7 sowie diesem Luftstrom 8, wodurch der Leckage-Luftstrom 7 noch weiter gedrosselt wird.

Um eine gleichmäßige Verteilung des Luftstromes 8 über dem gesamten Umfang des umlaufenden Deckbandes 2 bzw. der ebenfalls umlaufenden Dichtrippe 5 zu erzielen, weist diese umlaufende Dichtrippe 5 einen ebenfalls umlaufenden Schlitz 9 auf, durch den dieser die Dichtwirkung erzeugenden Luftstrom 8 geführt wird. Somit tritt der Luftstrom 8 aus dem Schlitz 9 in den Spalt zwischen der Dichtrippen-Oberkante 5a sowie der Kanalwand 6 aus.

Gespeist werden kann der Luftstrom 8 aus verschiedenartigen Quellen. Eine bevorzugte Ausführungsform ist in den Fig. 1 bis 3 dargestellt. Demnach münden im Bodenbereich 9a des Schlitzes 9 mehrere Stichkanäle 10, die von einem Kühlluftkanal 11 im Deckband 2 abzweigen. Bei dem Deckband 2 nach den Fig. 1 bis 3 handelt es sich nämlich um ein mit einem Kühlluftkanal 11 sowie insgesamt mit einem Kühlluftkanal-System 12 versehenes Deckband, wobei dieses Kühlluftkanal-System 12 den Kühlluftkanal 11 ver­ sorgt und seinerseits an ein nicht näher gezeigtes Kühlluftkanal-System im Inneren der luftgekühlten Turbinenschaufel 1 angeschlossen ist. Der Luft­ strom 8 wird somit aus dem durch die Turbinenschaufel 1 und das Deckband bzw. Deckband-Segment 2 geführten Kühlluftstrom gespeist.

Im einzelnen kann die Fertigung derart erfolgen, daß zunächst der Schlitz 9 in die gegenüber einer üblichen, keinen Schlitz aufweisenden Dichtrippe verbreiterte Dichtrippe 5 eingebracht wird. Anschließend werden die Stich­ kanäle 10 erzeugt beispielsweise durch Bohren oder auf elektroerosivem Wege. Bevorzugt münden dabei diese Stichkanäle 10 gegenüber Senkrech­ ten geneigt im Schlitz 9, wie dies insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich wird. Hierdurch tritt der Luftstrom 8 im Bereich der Oberkante 5a in Umfangsrich­ tung aus, und zwar entgegengesetzt zum Rotationssinn der Turbinenschau­ fel 1 bzw. des Deckbandes 2. Damit wird ein zusätzliches Drehmoment er­ zeugt, so daß im Spalt zwischen der Oberkante 5a sowie der Kanalwand 6 die gewünschte Verwirbelung der beiden Luftströme 7 und 8 sicher stattfin­ det. Anschließend wird bei der Turbinenschaufel-Anordnung nach den Fig. 1 bis 3 der den Kühlluftkanal 11 aus Herstellungsgründen durchquerende Versorgungs-Kühlluftkanal 13 auf der Abströmseite 2a des Deckbandes 2 durch Schweißen verschlossen, um im wesentlichen die gesamte Kühlluft­ strömung als Luftstrom 8 zur Verfügung zu haben.

Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt die mit dem umlaufenden Schlitz 9 ver­ sehene Dichtrippe 5 auf der Abströmseite 2a des Deckbandes 2, da hier der Leckage-Luftstrom 7 bereits durch die stromaufwärtig liegenden weiteren Dichtrippen 3, 4 bereits gedrosselt ankommt. Die zusätzliche Dichtwirkung durch den in den Spalt quer eintretenden Luftstrom 8 kommt somit intensiv zur Geltung.

Mit den gezeigten Maßnahmen ist auf einfache Weise eine gesteigerte Dichtwirkung im Spaltbereich zwischen einem Turbinenschaufel-Deckband 2 sowie der angrenzenden Kanalwand 6 erzielbar. Der zusätzliche Aufwand ist relativ gering gehalten, wobei selbstverständlich eine Vielzahl von Details, insbesondere konstruktiver Art, durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein können, ohne den Inhalt der Patentan­ sprüche zu verlassen.

Claims (4)

1. Turbinenschaufel-Anordnung mit einem Deckband (2), das zumindest eine umlaufende Dichtrippe (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtrippe (5) mit einem umlaufen­ den Schlitz (9) versehen ist, über den ein im Bodenbereich (9a) des Schlitzes (9) zugeführter Luftstrom (8) an der Oberkante (5a) der Dichtrippe (5) austritt.

2. Turbinenschaufel-Anordnung nach Anspruch 1 mit zumindest einem Kühlluftkanal (11) im Deckband (2), dadurch gekennzeichnet, daß vom Kühlluftkanal (11) Stichkanäle (10) abzweigen, die im Bodenbereich (9a) des Schlitzes (9) münden.

3. Turbinenschaufel-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stichkanäle (10) gegenüber einer Senkrechten geneigt im Schlitz (9) münden.

4. Turbinenschaufel-Anordnung nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere umlaufende Dichtrippen (3, 4, 5) auf dem Deckband (2) vorgesehen sind und die mit dem umlau­ fenden Schlitz (9) versehen Dichtrippe (5) auf der Abströmseite (2a) des Deckbandes (2) liegt.