DE19601818C2 - Turbinenschaufel-Anordnung mit einem Deckband - Google Patents
Turbinenschaufel-Anordnung mit einem DeckbandInfo
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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-
Segmenten 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.
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