DE19938449A1 - Dichtungsanordnung für eine ringförmige Dichtzone - Google Patents

Dichtungsanordnung für eine ringförmige Dichtzone

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DE19938449A1
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Erhard Kreis
Ulrich Rathmann
Robert Marmilic
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    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
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    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0887Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing the sealing effect being obtained by elastic deformation of the packing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für eine ringförmige Dichtzone (1) mit mindestens zwei Bauteilen (2, 3), die aneinander angrenzen. In der Dichtzone (1) weist eines der Bauteile (3) eine erste Dichtfläche (9) auf, die parallel zu einer ersten Richtung (a) verläuft, und eine zweite Dichtfläche (15), die parallel zu einer zweiten Richtung (r) verläuft. Ein erster Dichtkörper (12) wirkt mit der ersten Dichtfläche (9) zusammen und ist senkrecht zur ersten Dichtfläche (9) elastisch und ist relativ und parallel zur ersten Dichtfläche (9) verstellbar. Ein zweiter Dichtkörper (18) wirkt mit der zweiten Dichtfläche (15) zusammen und ist senkrecht zur zweiten Dichtfläche (15) elastisch und ist relativ und parallel zur zweiten Dichtfläche (15) verstellbar.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für eine ringförmige Dichtzone, in der mehrere aneinander bzw. gegeneinander abzudichtende Bauteile einer Ma­ schine, insbesondere einer Strömungsmaschine, z. B. Turbine, Gasturbine, Ver­ dichter, aneinandergrenzen, wobei die einzelnen Bauteile relativ zueinander statio­ när angeordnet sind. Eine solche Dichtungsanordnung ist beispielsweise bei einer Gasturbine von besonderer Bedeutung. Dort ist z. B. an einem Schaufelträger eine Schaufel, z. B. eine Leitschaufel, stationär gehaltert und zwischen der Schaufel und dem Schaufelträger ist eine Kühlkammer ausgebildet, die mit Kühlluft beauf­ schlagt wird, um die Schaufel zu kühlen. Da eine solche Schaufel hohen Belastun­ gen, insbesondere hohen thermischen Belastungen, ausgesetzt ist, kommt es während des Betriebs der Gasturbine zu reversiblen Deformationen der Schaufel, die in der Regel auf Wärmedehnungen zurückzuführen sind. Damit diese Defor­ mationen keine unzulässigen Spannungen in der Schaufel bzw. im Schaufelträger erzeugen, ist die Schaufel so am Schaufelträger gehaltert, daß Relativbewegun­ gen zwischen diesen Bauteilen möglich sind. Im Bereich dieser Relativbewegun­ gen ist dann üblicherweise ein Dichtkörper angeordnet, um die beiden Bauteile an­ einander abzudichten.
Stand der Technik
Herkömmliche Dichtungsanordnungen sind so ausgestaltet, daß wenigstens eines der Bauteile eine Dichtfläche aufweist, die sich parallel zu einer bevorzugten Be­ wegungsrichtung der durch die Deformationen bewirkten Relativbewegungen er­ streckt. Der zur Abdichtung verwendete Dichtkörper weist eine Dichtwirkungs­ richtung auf, in welcher der Dichtkörper federelastisch verformbar ist, ohne dabei seine Dichtfunktion zu verlieren. Dieser parallel zur Dichtwirkungsrichtung verlau­ fende Federbereich kann auch als "Elastizitätsbereich" des Dichtkörpers bezeich­ net werden. Der Dichtkörper wird bei herkömmlichen Dichtungsanordnungen so in der Dichtzone angeordnet, daß seine Dichtwirkungsrichtung etwa senkrecht auf der vorgenannten Dichtfläche steht, wobei der Dichtkörper an dieser Dichtfläche im Rahmen des Elastizitätsbereichs des Dichtkörpers dichtend zur Anlage kommt.
Bei einer solchen Dichtungsanordnung bewirken somit Relativbewegungen zwi­ schen den Bauteilen, die parallel zur vorgenannten Bewegungsrichtung verlaufen, eine Relativverstellung des an der Dichtfläche anliegenden Dichtkörpers parallel zur Dichtfläche entlang derselben. Da somit der Dichtkörper stets mit der Dicht­ fläche in Kontakt steht, kann der Dichtkörper daher seine Dichtfunktion ordnungs­ gemäß erfüllen. Dieser parallel zur Dichtfläche verlaufende Verstellbereich, in dem der Dichtkörper seine Dichtfunktion voll erfüllt, kann auch als "Arbeitsbereich" des Dichtkörpers bezeichnet werden.
Bei Deformationen, die Relativbewegungen zwischen den Bauteilen erzeugen, welche eine Richtungskomponente aufweisen, die senkrecht zur Dichtfläche ver­ läuft, kann die Dichtfunktion des Dichtkörpers nur so lange aufrecht erhalten blei­ ben, wie eine Relativerstellung zwischen den beiden Bauteilen in Richtung dieser Richtungskomponente innerhalb des sich dazu parallel erstreckenden Elastizitäts­ bereichs des Dichtkörpers verbleibt. Sobald jedoch eine Relativverstellung zwi­ schen den Bauteilen senkrecht zur Dichtfläche den Elastizitätsbereich über- oder unterschreitet, kann der Dichtkörper seinen Kontakt mit der Dichtfläche nicht mehr aufrecht erhalten, so daß die Dichtfunktion nicht mehr gewährleistet ist. Beim vor­ genannten Beispiel kann dann z. B. ein die Schaufel umströmendes Heißgas in die Kühlkammer eindringen, so daß die Kühlung der Schaufel beeinträchtigt wird, was deren Lebensdauer sowie die der Gasturbine reduziert.
Dichtungskörper dieser Art sind beispielsweise aus dem EG "Resilient Metallic Seals", Nr. 1-888-774-7990 bekannt.
Darstellung der Erfindung
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Dichtungsanord­ nung der eingangs genannten Art eine Ausführungsform anzugeben, die eine Ab­ dichtung zwischen abzudichtenden Bauteilen auch dann gewährleistet, wenn Re­ lativbewegungen zwischen diesen Bauteilen auftreten, die über den Elastizitäts­ bereich eines zwischen den Bauteilen angeordneten Dichtkörpers hinausgehen.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem dadurch gelöst, daß bei einer Dichtungs­ anordnung der eingangs genannten Art wenigstens zwei Dichtkörper verwendet werden, die quasi als redundantes System in Reihe geschaltet bzw. angeordnet sind, wobei die Dichtkörper mit separaten Dichtflächen zusammenwirken, die ge­ neigt zueinander verlaufen, so daß sowohl die Arbeitsbereiche als auch die Elastizitätsbereiche der Dichtkörper zueinander geneigt ausgerichtet sind. Diese Maßnahmen haben zur Folge, daß Relativbewegungen zwischen den Bauteilen, die bei einem der Dichtkörper den Elastizitätsbereich überschreiten, beim anderen Dichtkörper aufgrund der gewählten Ausrichtung bzw. Anordnung noch innerhalb dessen Elastizitätsbereichs liegen. Das bedeutet, daß auch bei größeren Defor­ mationen noch immer wenigstens ein Dichtkörper seine Dichtfunktion erfüllen kann. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die separaten Dichtflächen, de­ nen die Dichtkörper zugeordnet sind, etwa senkrecht aufeinander stehen, so daß der Arbeitsbereich des einen Dichtkörpers parallel zum Elastizitätsbereich des an­ deren Dichtkörpers verläuft. Dies hat zur Folge, daß Relativverstellungen parallel zur Dichtwirkungsrichtung des einen Dichtkörpers zwar relativ rasch den Elastizi­ tätsbereich dieses Dichtkörpers überwinden können, jedoch stets innerhalb des erheblich größeren Arbeitsbereichs des anderen Dichtkörpers liegen. Bei einer ringförmigen Dichtzone erstreckt sich dann der Arbeitsbereich des einen Dichtkör­ pers vorzugsweise radial und der Arbeitsbereich des anderen Dichtkörpers axial.
Eine Dichtungsanordnung der eingangs genannten Art weist einen "Funktionsbe­ reich" auf, in dem für Relativbewegungen zwischen den aneinander abzudichten­ den Bauteilen eine sichere Abdichtung gewährleistet werden kann. Dieser Funk­ tionsbereich wird bei einer herkömmlichen Dichtungsanordnung in einer ersten Richtung durch den Arbeitsbereich und in einer dazu senkrecht verlaufenden zweiten Richtung durch den Elastizitätsbereich des verwendeten Dichtkörpers de­ finiert. Im Unterschied dazu wird bei der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung der Funktionsbereich in einer ersten Richtung durch den Arbeitsbereich des ersten Dichtkörpers und in einer vorzugsweise dazu senkrecht verlaufenden zweiten Richtung durch den Arbeitsbereich des zweiten Dichtkörpers definiert. Da sich der Arbeitsbereich des Dichtkörpers aus der Dimensionierung der Dichtfläche ergibt, kann dieser erheblich größer ausgestaltet werden als ein Elastizitätsbereich eines Dichtkörpers.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Dichtungsanord­ nung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen darge­ stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 einen Axialschnitt im Bereich einer Dichtzone, in der zwei aneinan­ der abzudichtende Bauteile aneinander angrenzen, und
Fig. 2 einen Axialschnitt im Bereich einer Dichtzone, in der drei aneinan­ der abzudichtende Bauteile aneinander angrenzen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Entsprechend Fig. 1 grenzen in einer mit unterbrochener Linie gekennzeichneten Dichtzone 1 zwei Bauteile 2 und 3 aneinander, die in dieser Dichtzone 1 aneinan­ der abgedichtet werden sollen. Im Ausführungsbeispiel ist das erste Bauteil 2 durch einen Schaufelträger und das zweite Bauteil 3 durch eine Schaufel einer im übrigen nicht dargestellten Gasturbine gebildet. Die Schaufel 3 ist stationär am Schaufelträger 2 gehaltert, was hier durch eine Verankerung realisiert ist, bei der sich Halteelemente 4 und 5 hakenartig hintergreifen und eine formschlüssige Hal­ terung der Schaufel 3 am Schaufelträger 2 bewirken. Der Schaufelträger 2 ist ring­ förmig ausgebildet und weist in seinem Inneren einen Strömungskanal 8 auf, in dem beispielsweise Heißgase der Gasturbine strömen. Die Schaufel 3 ist im Inne­ ren des Schaufelträgers 2 gehaltert und ragt in den Strömungskanal 8 hinein.
Es ist klar, daß die Ringform des Schaufelträgers 2 in herkömmlicher Weise durch mehrere Kreisringsegmente erzeugt werden kann, aus denen der Schaufelträger 2 aufgebaut ist: Ebenso bildet die Schaufel 3 in der Regel nur ein Kreisringsegment, so daß ein Schaufelring aus mehreren Schaufelringsegmenten besteht.
Zwischen der Schaufel 3 und dem Schaufelträger 2 ist eine erste Kühlkammer 6 ausgebildet, die über eine Kühllufteinspeisung 7 mit Kühlluft versorgt wird. Die Kühlluftkammer 6 und die Kühllufteinspeisung 7 bilden dabei Bestandteile einer Schaufelkühlungseinrichtung, die als solche bekannt ist und nicht näher beschrie­ ben werden muß.
Die Schaufel 3 ist mit einer ersten Dichtfläche 9 ausgestattet, die sich bezüglich der ringförmigen Dichtzone 1 axial erstreckt. In einer dieser ersten Dichtfläche 9 zugewandten Wandung 10 des Schaufelträgers 2 ist eine erste Dichtkörper­ aufnahme 11 ausgespart, in der ein erster Dichtkörper 12 angeordnet ist. Dieser Dichtkörper 12 ist hier beispielhaft durch eine sogenannte Doppel-C-Dichtung ge­ bildet und wirkt mit der ersten Dichtfläche 9 zusammen. Dieser erste Dichtkörper 12 weist eine Dichtwirkungsrichtung 13 auf, die in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil symbolisiert ist und die senkrecht auf der ersten Dichtfläche 9 steht. In dieser Dichtwirkungsrichtung 13 ist der erste Dichtkörper 12 federelastisch ausgebildet und weist einen ersten Elastizitätsbereich auf. Der erste Dichtkörper 12 weist außerdem eine erste Arbeitsrichtung 14 auf, die in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil 14 symbolisiert ist und die parallel zur ersten Dichtfläche 9 verläuft. In dieser er­ sten Arbeitsrichtung 14 weist der erste Dichtkörper 12 einen ersten Arbeitsbereich auf. Relativbewegungen zwischen der Schaufel 3 und dem Schaufelträger 2 und somit zwischen der ersten Dichtfläche 9 und dem ersten Dichtkörper 12, die paral­ lel zur ersten Arbeitsrichtung 14 verlaufen, beeinträchtigen somit die Dichtfunktion des ersten Dichtkörpers 12 nicht. Im Unterschied dazu können Relativbewegun­ gen, die parallel zur ersten Dichtwirkungsrichtung 13 verlaufen über den Elastizi­ tätsbereich des ersten Dichtkörpers 12 hinausgehen, wobei dann die Dichtwirkung des ersten Dichtkörpers 12 nicht mehr gewährleistet werden kann.
Aufgrund der beim Betrieb der Gasturbine auftretenden hohen Belastungen, ins­ besondere Wärmebelastungen der Schaufel 3 und des Schaufelträgers 2, können reversible Deformationen der Schaufel 3 und des Schaufelträgers 2 auftreten, die Relativbewegungen zwischen der Schaufel 3 und dem Schaufelträger 2 verursa­ chen. Die Bauteile 2 und 3 sind dabei vor allem thermisch betastet, so daß die De­ formationen vorwiegend auf Wärmedehnungen der Bauteile 2 und 3 zurückzufüh­ ren sind. Außerdem sind die Bauteile 2 und 3 Druckbelastungen ausgesetzt, die auch gleichzeitig zu den Temperaturbelastungen auftreten können.
An der Schaufel 3 ist eine zweite Dichtfläche 15 ausgebildet, die senkrecht zur ersten Dichtfläche 9 und somit bezüglich der ringförmigen Dichtzone 1 radial ver­ läuft. In einer der zweiten Dichtfläche 15 gegenüberliegenden Wandung 16 des Schaufelträgers 2 ist eine zweite Dichtkörperaufnahme 17 ausgespart, in die ein zweiter Dichtkörper 18 eingesetzt ist. Auch der zweite Dichtkörper 18 ist beispiel­ haft als Doppel-C-Dichtung ausgebildet. Der zweite Dichtkörper 18 weist dement­ sprechend eine zweite Dichtwirkungsrichtung 19 auf, die durch einen Doppelpfeil symbolisiert ist und senkrecht zur zweiten Dichtfläche 15 verläuft. In der zweiten Dichtwirkungsrichtung 19 besitzt der zweite Dichtkörper 18 einen zweiten Elastizi­ tätsbereich.
Außerdem besitzt der zweite Dichtkörper 18 eine zweite Arbeitsrichtung 20, die durch einen Doppelpfeil symbolisiert ist und parallel zur zweiten Dichtfläche 15 verläuft. Somit verläuft die Dichtwirkungsrichtung 13 des ersten Dichtkörpers 12 parallel zur Arbeitsrichtung 20 und senkrecht zur Dichtwirkungsrichtung 19 des zweiten Dichtkörpers 18.
Die beiden Dichtkörper 12 und 18 sind somit hintereinander geschaltet bzw. ange­ ordnet und verhindern eine Kommunikation zwischen der Kühlkammer 6 und dem Strömungskanal 8.
Die Dichtungsanordnung gemäß Fig. 1 arbeitet wie folgt:
Relativbewegungen, die aufgrund von Bauteildeformationen zwischen der Schau­ fel 3 und dem Schaufelträger 2 auftreten, können eine radiale Richtungskompo­ nente r und eine axiale Richtungskomponente a aufweisen, die in Fig. 1 durch ent­ sprechende Doppelpfeile dargestellt sind. Relativverstellungen mit einer radialen Richtungskomponente r, die den Elastizitätsbereich des ersten Dichtkörpers 12 über- oder unterschreiten, bewirken beim zweiten Dichtkörper 18 lediglich eine Verstellung parallel zu dessen Arbeitsrichtung 20 und liegen somit im Arbeits- und Funktionsbereich des zweiten Dichtkörpers 18. Dementsprechend können Relativ­ bewegungen, deren axiale Richtungskomponente a den zweiten Elastizitäts­ bereich des zweiten Dichtkörpers 18 über- oder unterschreiten, beim ersten Dicht­ körper 12 nur eine Relativverstellung in dessen Arbeitsrichtung 14 bewirken, so daß sich der erste Dichtkörper 12 stets in seinem Arbeits- oder Funktionsbereich befindet. Durch die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung kann somit in einem relativ großen Bereich von Relativbewegungen mit relativ großen axialen und ra­ dialen Richtungskomponenten a, r eine sichere Abdichtung der beiden Bauteile 2, 3 aneinander gewährleistet werden.
In Fig. 2 grenzen in der Dichtungszone 1 im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 nicht zwei, sondern drei Bauteile aneinander, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Somit grenzen entsprechend Fig. 2 in der ringförmigen Dichtzone 1 das als Schaufelträger 2 ausgebildete erste Bauteil und das als Schaufel 3 ausgebildete zweite Bauteil sowie ein als Hitzeschild 21 ausgebildetes drittes Bauteil aneinan­ der. Das Hitzeschild 21 ist dabei im Inneren des Schaufelträgers 2 stationär am Schaufelträger 2 gehaltert, wobei die Anbindung des Hitzeschilds 21 an den Schaufelträger 2 wie bei der Schaufel 3 durch eine Verankerung realisiert ist, bei der sich Halteelemente 22 und 23 hakenartig hintergreifen und eine formschlüs­ sige Kopplung ausbilden. Auch das ringförmige Hitzeschild 21 wird üblicherweise aus mehreren Ringsegmenten aufgebaut.
Zwischen dem Hitzeschild 21 und dem Schaufelträger 2 ist eine zweite Kühlkam­ mer 24 ausgebildet, die über eine entsprechende Kühllufteinspeisung 25 mit Kühl­ luft versorgt wird. Die zweite Kühlkammer 24 und deren Kühllufteinspeisung 25 bil­ den dabei Bestandteile einer herkömmlichen Hitzeschildkühlungseinrichtung, die nicht näher beschrieben werden muß.
Wie die Schaufel 3 weist auch der Hitzeschild 21 eine Dichtfläche 9' auf, die be­ züglich der ringförmigen Dichtzone 1 axial verläuft. In der dieser Dichtfläche 9' ge­ genüberliegenden Wandung 10 ist ebenfalls eine Dichtkörperaufnahme 11' ausge­ spart, in welcher ein Dichtkörper 12' angeordnet ist. Da dieser dem Hitzeschild 21 zugeordnete Dichtkörper 12' in analoger Weise zum ersten Dichtkörper 12 der Schaufel 3 angeordnet ist, bildet auch dieser Dichtkörper 12' einen "ersten Dicht­ körper", was durch die mit einem hochgestellten Vertikalstrich gekennzeichneten Bezugszahlen verdeutlicht wird. Dementsprechend weist der erste Dichtkörper 12' des Hitzeschildes 21 ebenfalls eine erste Dichtwirkungsrichtung 13' und eine erste Arbeitsrichtung 14' auf.
Bei der in Fig. 2 dargestellten besonderen Ausführungsform ist der zweite Dicht­ körper 18 zwischen den beiden am Schaufelträger 2 gehalterten Bauteilen, näm­ lich zwischen Schaufel 3 und Hitzeschild 21, angeordnet. Zu diesem Zweck weist eine dem Hitzeschild 21 zugewandte Wandung 26 der Schaufel 3 eine Vertiefung 27 auf, in welcher die zweite Dichtfläche 15 ausgebildet ist. In einer dieser Dicht­ fläche 15 gegenüberliegenden Wandung 28 des Hitzeschildes 21 ist dann die zweite Dichtkörperaufnahme 17 ausgebildet, in welcher der zweite Dichtkörper 18 untergebracht ist.
Die Dichtungsanordnung gemäß Fig. 2 zeigt somit zwei parallel geschaltete erste Dichtkörper 12 und 12', die eine Kommunikation zwischen den Kühlkammern 6 und 24 verhindern sollen. Außerdem verhindern die ersten Dichtkörper 12 und 12' die Kommunikation der Kühlkammern 6 und 24 mit dem Strömungskanal 8. Des weiteren ist den ersten Dichtkörpern 12 und 12' der zweite Dichtkörper 18 in Reihe nachgeschaltet, der zusätzlich eine Kommunikation zwischen den Kühlkammern 6 und 24 mit dem Strömungskanal 8 verhindern soll.
Auch die in Fig. 2 dargestellte Dichtungsanordnung weist einen großen Funktions­ bereich auf, in dem eine wirksame Abdichtung des Strömungskanals 8 sowohl ge­ genüber der ersten Kühlkammer 6 als auch gegenüber der zweiten Kühlkammer 24 gewährleistet werden kann. Axialverstellungen a, die über den Elastizitäts­ bereich des zweiten Dichtkörpers 18 hinausgehen, sind unschädlich, da bei der­ artigen Verstellbewegungen die ersten Dichtkörper 12 und 12' in ihrer Arbeits­ richtung 14 bzw. 14' verstellt werden und somit voll funktionsfähig sind. Dement­ sprechend bewirken Radialverstellungen r, die über die Elastizitätsbereiche der ersten Dichtkörper 12 und 12' hinausgehen, lediglich eine unkritische Kommunika­ tion der beiden Kühlkammern 6 und 24 miteinander. Eine Kommunikation der Kühlkammern 6 und 24 mit dem Strömungskanal 8 wird dann durch den zweiten Dichtkörper 18 verhindert, bei dem die radialen Verstellbewegungen r parallel zu dessen Arbeitsrichtung 20 verlaufen, so daß der zweite Dichtkörper 18 für diesen Fall die Dichtheit der Dichtungsanordnung gewährleisten kann.
Es ist klar, daß die zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung verwendeten Dichtkörper 12, 12' und 18 grundsätzlich eine beliebigen Ausgestal­ tung aufweisen können, insbesondere beschränkt sich die Erfindung nicht auf die Verwendung von Doppel-C-Dichtungen. Grundsätzlich können beliebige Dicht­ körper, wie z. B. O-Ringe, verwendet werden.
Ferner ist klar, daß die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung nicht auf die vor­ stehend beschriebene spezielle Anwendungsform begrenzt ist. Die vorgeschlage­ ne Dichtungsanordnung kann bei entsprechender konstruktiver Anpassung insbe­ sondere auch Anwendung finden bei: einer Brennkammer mit integrierter Schau­ fel, einem in ein Gehäuse integrierten Schaufelträger, einer Dichtzone zwischen Brennkammer und Leitschaufel, einer Dichtzone zwischen ungekühltem Hitze­ schild und ungekühlter Schaufel, insbesondere auch bei einem strömungsmecha­ nischen Kompressor oder Verdichter.
Bezugszeichenliste
1
Dichtzone
2
erstes Bauteil/Schaufelträger
3
zweites Bauteil/Schaufel
4
Halteelement
5
Halteelement
6
erste Kühlkammer
7
erste Kühllufteinspeisung
8
Strömungskanal
9
erste Dichtfläche
10
Wandung
11
erste Dichtkörperaufnahme
12
erster Dichtkörper
13
erste Dichtwirkungsrichtung
14
erste Arbeitsrichtung
15
zweite Dichtfläche
16
Wandung
17
zweite Dichtkörperaufnahme
18
zweiter Dichtkörper
19
zweite Dichtwirkungsrichtung
20
zweite Arbeitsrichtung
21
drittes Bauteil/Hitzeschild
22
Halteelement
23
Halteelement
24
zweite Kühlkammer
25
zweite Kühllufteinspeisung
26
Wandung
27
Vertiefung
28
Wandung

Claims (8)

1. Dichtungsanordnung für eine ringförmige Dichtzone (1) mit folgenden Merkma­ len:
  • - In der Dichtzone (1) grenzen mindestens zwei aneinander abzudichtende Bau­ teile (2, 3, 21) einer Maschine aneinander;
  • - Die Bauteile (2, 3, 21) weisen relativ zueinander eine stationäre Anordnung auf;
  • - Diese Bauteilanordnung ist so ausgebildet, daß die Bauteile (2, 3, 21) in der Dichtzone (1) Relativbewegungen relativ zueinander durchführen können, die durch während des Betriebs der Maschine auftretende reversible Deforma­ tionen, z. B. Wärmedehnungen, verursacht sind;
  • - Die Relativbewegungen weisen zwei Richtungskomponenten (a, r) auf, die je­ weils senkrecht zur Umfangsrichtung der ringförmigen Dichtzone (1) verlaufen;
  • - In der Dichtzone (1) ist an einem der Bauteile (2, 3, 21) eine erste Dichtfläche (9, 9') ausgebildet, die sich parallel zur ersten Richtungskomponente (a) er­ streckt;
  • - In der Dichtzone (1) ist an einem der Bauteile (2, 3, 21) eine zweite Dichtflä­ che (15) ausgebildet, die sich parallel zur zweiten Richtungskomponente (r) erstreckt;
  • - In der Dichtzone (1) ist ein erster Dichtkörper (12, 12') angeordnet, der mit der ersten Dichtfläche (9, 9') dichtend zusammenwirkt;
  • - Der erste Dichtkörper (9, 9') weist eine erste Dichtwirkungsrichtung (13, 13') auf, die im wesentlichen senkrecht zur ersten Dichtfläche (9, 9') verläuft;
  • - Der erste Dichtkörper (12, 12') weist einen ersten Elastizitätsbereich auf, in dem der erste Dichtkörper (12, 12') parallel zur ersten Dichtwirkungsrichtung (13, 13') elastisch verformbar ist;
  • - Der erste Dichtkörper (12, 12') weist eine erste Arbeitsrichtung (14, 14') auf, die im wesentlichen parallel zur ersten Dichtfläche (9, 9') verläuft, wobei pa­ rallel zur ersten Arbeitsrichtung (14, 14') verlaufende Relativbewegungen zwi­ schen dem ersten Dichtkörper (12, 12') und der ersten Dichtfläche (9, 9') die Dichtwirkung des ersten Dichtkörpers (12, 12') nicht beeinträchtigen;
  • - In der Dichtzone (1) ist ein zweiter Dichtkörper (18) angeordnet, der mit der zweiten Dichtfläche (15) dichtend zusammenwirkt;
  • - Der zweite Dichtkörper (18) weist eine zweite Dichtwirkungsrichtung (19) auf, die im wesentlichen senkrecht zur zweiten Dichtfläche (15) verläuft;
  • - Der zweite Dichtkörper (18) weist einen zweiten Elastizitätsbereich auf, in dem der zweite Dichtkörper (18) parallel zur zweiten Dichtwirkungsrichtung (19) elastisch verformbar ist;
  • - Der zweite Dichtkörper (18) weist eine zweite Arbeitsrichtung (20) auf, die im wesentlichen parallel zur zweiten Dichtfläche (15) verläuft, wobei parallel zur zweiten Arbeitsrichtung (20) verlaufende Relativbewegungen zwischen dem zweiten Dichtkörper (18) und der zweiten Dichtfläche (15) die Dichtwirkung des zweiten Dichtkörpers (18) nicht beeinträchtigen.
2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Richtungskomponenten (r, a) senkrecht zueinander verlaufen.
3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Richtungskomponente (a) bezüglich der ringförmigen Dichtzone (1) axial verläuft und/oder daß die zweite Richtungskomponente (r) bezüglich der ring­ förmigen Dichtzone (1) radial verläuft.
4. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Dichtkörper (12, 12') und der zweite Dichtkörper (18) in Reihe geschaltet bzw. angeordnet sind.
5. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet,
daß die Bauteile ein erstes Bauteil (2) und ein zweites Bauteil (3) umfassen,
daß das erste Bauteil (2) ringförmig ausgebildet ist und in seinem Inneren einen Raum (8) aufweist,
daß das zweite Bauteil (3) im Inneren des ersten Bauteils (2) an diesem sta­ tionär gehaltert ist,
daß zwischen dem ersten Bauteil (2) und dem zweiten Bauteil (3) ein zweiter Raum (6) ausgebildet ist,
daß der erste Dichtkörper (12) und der zweite Dichtkörper (18) den ersten Raum (8) gegenüber dem zweiten Raum (6) dichten.
6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bau­ teile ein drittes Bauteil (21) umfassen, das im Inneren des ersten Bauteils (2) an das zweite Bauteil (3) angrenzend am ersten Bauteil (2) stationär gehaltert ist, wobei zwischen dem ersten Bauteil (2) und dem dritten Bauteil (21) ein dritter Raum (24) ausgebildet ist, wobei das erste Bauteil (2) am zweiten Bau­ teil (3) und am dritten Bauteil (21) jeweils durch einen besagten ersten Dicht­ körper (12, 12') abgedichtet ist und wobei das zweite Bauteil (3) am dritten Bauteil (21) durch den zweiten Dichtkörper (18) abgedichtet ist.
7. Dichtungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Maschine eine Strömungsmaschine, z. B. Gasturbine, ist,
daß das erste Bauteil ein Schaufelträger (2) ist,
daß das zweite Bauteil eine Schaufel (3) oder ein Hitzeschild (21) ist,
daß der erste Raum ein Strömungskanal (8) ist,
daß der zweite Raum eine Kühlluftkammer (6, 24) zur Kühlung der Schaufel (3) oder des Hitzeschilds (21) ist.
8. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Bauteil eine Schaufel (3), z. B. Leitschaufel, ist,
daß das dritte Bauteil ein Hitzeschild (21) ist,
daß der zweite Raum eine Kühlluftkammer (6) zur Kühlung der Schaufel (3) ist,
daß der dritte Raum eine Kühlluftkammer (24) zur Kühlung des Hitzeschilds (21) ist.
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