DE2658345A1

DE2658345A1 - Rezirkulationsdichtung fuer stroemungsmaschinen, insbesondere gasturbinenstrahltriebwerke

Info

Publication number: DE2658345A1
Application number: DE19762658345
Authority: DE
Inventors: Heinz-Juergen Scheck; Norbert Stephan
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH
Priority date: 1976-12-23
Filing date: 1976-12-23
Publication date: 1978-06-29

Description

Rezirkulationsdichtung für Strömungsmaschinen,
insbesondere Gasturbinenstrahltriebwerke Die Erfindung bezieht sich auf eine Rezirkulationsdichtung für Strömungsmaschinen, insbesondere Gasturbinenstrahltiebwerke, bei denen Verdichter- bzw. Turbinenlaufschaufeln axialer Bauart mit ihren Schaufelfüßen in Axialnuten einer jeweiligen Verdichter- oder Turbinenradscheibe befestigt sind, wobei die Schaufelfußhälse die Radkranzoberfläche überragen und hierbei zusammen mit den in Umfangsrichtung angrenzenden Abschnitten der Schaufelfußplatten einerseits und den jeweiligen Radkranzoberflächenabschnitten andererseits Zwischenräume einschließen.
Bei einer Laufschaufelausführung und -anordnung für Strömungsmaschinen nach der eingangs genannten Gattung besteht der Mangel einer ständigen sogenannten "Kriechströmung" aus einer Zone höheren Drucks - hinter den Laufschaufeln - in eine Zone niedrigeren Druckes des Hauptstroms - zwischen den Laufschaufeln.
Im Falle eines Axialverdichters strömem somit Verdichterluftanteile stromab der Laufschaufeln in die eingangs erwähnten Zwischenräume ein und gelangen von dort schließlich wieder über die Axialspalte zwischen angrenzenden Stoßkanten der Schaufelfußplatten in den Hauptstrom.
Neben aerodynamischen Störungen an den Laufschaufeln können aus vorerwähntem Mangel Druckverluste sowie eine ungleichförmige Druckverteilung resultieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rezirkulationsdichtung zu.schaffen, mit der die bei einer Laufschaufelausbildung und -anordnung nach der eingangs erwähnten Art auftretende sogenannte "Kriechströmung" und die hierdurch verursachten Mängel auf verhältnismäßig einfache Weise beseitigt werden sollen.
Weiter soll die Rezirkulationsdichtung verhältnismäßig leicht montierbar bzw. demontierbar sein.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß in die Zwischenräume Haltebleche für Dichtkörper eingesetzt sind, die gemäß der Innenflächenkontur zweier angrenzender Schaufelfußplattenabschnitte vorgeformt sind und insbesondere infolge Fliehkraftbelastung die zwischen jeweils zwei umfangsseitigen Stoßkanten der Schaufelfußplatten befindlichen Axialspalte verschließen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Anhand der Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise weiter erläutert; es zeigen: Fig.1 einen die unerwünschte Rezirkulationsströmung erläuternden Mittellängsschnitt eines Axialverdichterrotorabschnitts, Fig. 2 eine die unerwünschte Rezirkulationsströmung erläuternde Ansicht eines beschaufelten Radscheibenabschnitts gemäß Blickrichtung Z der Fig. 1, Fig. 3 einen beschaufelten Radscheibenabschnitt gemäß Blickrichtung A der Fig. 1, Fig. 4 den Mittellängsschnitt des Axialverdichterrotorabschnitts nach Fig. 1 unter Zuordnung in die Zwischenräume eingebauter Haltebleche mit Dichtkörpern zur Verhinderung der Rezirkulationsströmung und Fig. 5 die Seitenansicht eines vergrößert dargestellten Haltebleches mit Dichtkörper.
Beim Axialverdichterrotor nach Fig. 1 sind die den einzelnen Laufradscheiben 1, 2 zugehörigen Laufschaufeln der Reihe nach mit 6 und 7 bezeichnet.
Im Bereich deren äußerer Umfangsperipherie ist zwischen die Laufradscheiben 1, 2 ein T-förmiger Zwischenring 8 eingebaut.
Zwischen axial gerichteten Vorsprüngen 9, 10 der Laufradscheiben 1, 2 ist der Zwischenring 8 drehfest zur Anlage gebracht. Der am Zwischenring 8 angeordnete Dichtungskamm 11 kann mit einer entsprechenden Gegendichtfläche am nicht weiter dargestellten Verdichterstator korrespondieren.
Im eingangs erwähnten Mängel fall strömen Verdichterluftanteile gemäß Pfeilrichtung a stromab der Laufschaufeln 6, 7 in die Zwischenräume B ein, die - wie auch anhand der Fig. 3 verdeutlicht - unterhalb der in Umfangs richtung aneinandergrenzenden Abschnitte der Schaufelfußplatten 12 sowie zwischen den Halsabschnitten der Schaufelfüße 13 und den Radkranzoberflächenabschnitten 14 gebildet sind.
Von den Zwischenräumen B aus strömt dann die Leckluft über die zwischen den Fußplatten 12 der Laufschaufeln 6 befindlichen Axialspalte 14' gemäß Pfeilrichtung b (Fig. 2) wieder aus.
Zur Verhinderung der unerwünschten Rezirkulationsströmung sowie zur Beseitigung der daraus resultierenden Mängel sind gemäß Fig. 4 in die Zwischenräume B Haltebleche 15 für Dichtkörper 16 eingesetzt (s.h. auch Fig. 5), die gemäß der Innenflächenkontur zweier angrenzender Abschnitte der Schaufelfußplatten 12 vorgeformt sind und insbesondere infolge Fliehkraftbelastung die zwischen jeweils zwei umfangsseitigen Stoßkanten der Schaufelfußplatten 12 befindlichen Axialspalte 14' (Fig. 2) verschließen sollen.
Weiter können die Haltebleche 15 mit zur axialen Halterung der Dichtkörper 16 radialen, laschenartigen Endwandteilen 17, 19 versehen sein.
Gemäß Fig. 4 sind die Haltebleche 15 im Einbauzustand mit der jeweiligen Verlängerung des einen Endwandteils 19 zwischen einem Schaufelsicherungsblech 20 und einem jeweils angrenzenden Stirnflächenabschnitt 18 (Fig. 3) des Schaufelradkranzes gegen axiale Verschiebung sicher verankert.
Ferner können die Dichtkörper 16 auf die Haltebleche 15 aufgeklebt oder aufvulkanisiert sein. Die Dichtkörper 16 können weiter aus einem weichelastischem Material, wie z.B. Gummi, Hartgummi, Kautschuk, insbesondere Silikonkautschuk, gefertigt sein. Sie können aber auch aus Teflon gefertigt sein.
Bei der Verwendung von Silikonkautschuk oder Teflon als Werkstoffe für die Dichtkörper wäre eine Anwendungstemperatur derselben bis zu etwa 2600C vorstellbar, hier aber z.B. zwecks Einsatzes am Mittel- oder Niederdruckverdichter eines- Mehrwellen-Gasturbinenstrahltriebwerkes.
Insbesondere im Falle der erwähnten weichelastischen Werkstoffarten für die Dichtkörper wäre deren auf eine besonders gute Abdichtung sich äußerst vorteilhaft auswirkende Verformungselastizität hervorzuheben.
Für den verdichterseitigen Einsatz bei Gasturbinentriebwerken wären z.B. auch aus Kunststoff, bzw. einem faserverstärkten Kunststoff gefertigte Dichtkörper durchaus vorstellbar.
Für den turbinenseitigen Einsatz könnte gegebenenfalls Asbest als Dichtkörperwerkstoff verwendet werden.
Die Erfindung ist im übrigen bei allen Gasturbinentriebwerken anwendbar, die axial beschaufelte Verdichter- und Turbinenkomponenten aufweisen.
Eine für die Anwendung der Erfindung geeignete Laufschaufelausführung und -anordnung ist beispielsweise durch die US-PS 3 653 781 bekannt.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Rezirkulationsdichtung für Strömungsmaschinen, insbesondere Gasturbinenstrahltriebwerke, bei denen Verdichter- bzw.

Turbinenlaufschaufeln axialer Bauart mit ihren Schaufelfüßen in Axialnuten einer jeweiligen Verdichter- oder Tur binenradscheibe befestigt sind, wobei die Schaufelfußhälse die Radkranzoberfläche überragen und hierbei zusammen mit den in Umfangsrichtung angrenzenden Abschnitten der Schaufelfußplatten einerseits und den jeweiligen Radkranzoberflächenabschnitten andererseits Zwischenräume einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zwischenräume (B) Haltebleche (15) für Dichtkörper (16) eingesetzt sind, die gemäß der Innenflächenkontur zweier angrenzender Schat1felfußplattenabschnitte vorgeformt sind und insbesondere infolge Fliehkraftbelastung die zwischen jeweils zwei umfangsseitigen Stoßkanten der Schaufelfußplatten (12) befindlichen Axialspalte (14f) verschließen.
2. Rezirkulationsdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltebleche (15) mit zur axialen Halterung der Dichtkörper (16) radialen, laschenartigen Endwandteilen (17, 19) versehen sind
3. Rezirkulationsdichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haitebleche (15) im Einbauzustand mit der jeweiligen Verlängerung eines Endwandteils (19) zwischen einem Schaufelsicherungsblech (20) und einem jeweils angrenzenden Stirnflächenabschnitt des Schaufelradkranzes verankert sind.
4. Rezirkulationsdichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkörper (16) auf die Haltebleche (15) aufgeklebt oder aufvulkanisiert sind.
5. Rezirkulationsdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkörper (16) aus einem weichelastischem Material, wie z.B. Gummi, Hartgummi, Kautschuk, insbesondere Silikonkautschuk, gefertigt sind.
6. Rezirkulationsdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkörper (16) aus Teflon gefertigt sind 7. Rezirkulationsdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkörper (16) aus Kunststoff, bzw.
einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt sind.
8. Rezirkulationsdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkörper (16) aus Asbest gefertigt sind.