DE2922554A1

DE2922554A1 - Vorrichtung zum befestigen eines dichtungsbelages an einem leitschaufelapparat einer turbomaschine

Info

Publication number: DE2922554A1
Application number: DE19792922554
Authority: DE
Inventors: Michel Andre Bouru
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1978-06-01
Filing date: 1979-06-01
Publication date: 1980-02-07
Also published as: FR2427469B1; DE2922554C2; GB2022720A; FR2427469A1; GB2022720B; US4239451A

Description

922554

1. Juni 19 79

SOCIETE NATIONAL D'ETUDE

ET DE CONSTRUCTION DE MOTEURS D'AVIATION (S .N.E. CM. A.)

2, Boulevard Victor
Paris /Prankreich

Vorrichtung zum Befestigen eines Dichtungsbelages an einem Leitschaufelapparat einer Turbomaschine

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen eines Diehtungsbelags an einem Leitsehaufelapparat einer Turbomaschine.

Es sind Leitapparate für Turbinen bekannt, die aus Sektoren bestehen, welche mehrere, in Gruppen gegossene Schaufeln umfassen. Letztere sind mit ihren Füßen am Gehäuse der Turbomaschine befestigt und tragen an ihren Köpfen einen Innensteg, an welchem ein Ring sitzt. Dieser trägt einen Dichtungsbelag, der mit dünnen Rippen des Rotors zusammenwirkt, um eine Labyrinthdichtung zu bilden.

Dabei ist. es bekannt, die Ringe mit Bolzen an den Innenstegen zu befestigen. Aufgrund der hohen thermischen Beanspruchungen

909886/0603

ORIGINAL INSPECTED

jedoch, denen die Verbindungsstellen ausgesetzt sind, muß man Schrauben mit großem Durchmesser verwenden. Die zugehörigen Muttern werden von den Turbulenzen, die durch die Nähe der dünnen Rippen des Rotors entstehen, einer beträchtlichen Erwärmung unterworfen.

Die sich ergebenden übergroßen Abmessungen der Bolzen erzeugen Turbulenzen in der Befestigungszone, und dies wirkt sich nachteilig auf die Fluidströmung im Leitapparat aus.

Hinzu kommt, daß der Verlust eines Bolzens sich katastrophal auf die Punktion der Turbomaschine auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bolzenbefestigung durch eine Klammer- oder Spangenbefestigung zu ersetzen.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der den Dichtungsbelag tragende Ring einen radialen Plansch aufweist, der an dem Innensteg des Leitschaufelapparates anliegt und mit Ausschnitten versehen ist, die gegenüber von entsprechenden Ausschnitten des Innenstegs angeordnet sind; daß in die Ausschnitte U-förmige Klemmen eingreifen, die an den einander gegenüberliegenden Rändern der Ausschnitte den radialen Plansch des Rings und den Innensteg umfassen; daß die Klemmen an ihrem Platz von einem Riegel festgehalten werden, der zwischen den Klemmen angeordnet ist und dessen einander gegenüberliegende Flächen an den Rücken der Klemmen anliegen; und daß der Riegel an seinem Platz von einer elastischen, -Π. -förmigen Spange festgehalten wird, die in eine Ausnehmung des Riegels eingreift und dort befestigt ist, wobei ihre Flügel an den Seitenflächen der Klemmen anliegen.

Die Anordnung bietet die Möglichkeit, In den Befestigungszonen die Turbulenzen merklich zu vermindern, die bei der bekannten

9 09886/0603

Vorrichtung im wesentlichen durch die übermäßige Größe der erwähnten Bolzen hervorgerufen werden.

Darüberhinaus bietet diese Anordnung die Möglichkeit, den Nachteilen abzuhelfen, die aus dem Verlust der Bolzen resultieren.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in:

Figur 1 einen Axialschnitt durch einen Teil eines Leitapparates bekannter Konstruktion für eine Turbomaschine;

Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Befestigen eines Dichtungsbelags ;

Figur 3 einen Axialschnitt durch die Befestigungsvorrichtung entlang der Linie 3~3 in Figur H;

Figur 4 einen Grundriß der Befestigungsvorrichtung nach Figur 2;

Figur 5 einen Grundriß einer abgewandelten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung;

Figur 6 und 7 perspektivische Ansichten von Abwandlungsformen der Klemmen.

Figur 1 zeigt einen Teil einer Turbine bekannter Konstruktion für eine Turbomaschine. Es ist ein Gehäuse 1 vorgesehen, an welchem Schaufeln 3 eines Leitapparates mit ihren Füßen 2

909886/0603

befestigt sind. Dem Leitapparat ist in bekannter Weise ein Rotor zugeordnet, dessen Schaufeln 4 mit ihren Füßen auf einer Trommel 5 befestigt sind. Der Leitapparat besteht aus Sektoren, die eine Mehrzahl von Schaufeln 3 umfassen. Letztere sind durch einen Ansatz 11 miteinander verbunden, der einen Innensteg 6 trägt. Auf diesem ist mittels Bolzen 7 ein Ring befestigt, der einen Dichtungsbelag 9 hält, welcher mit dünnen Rippen 10 der Trommel 5 des Rotors zusammenwirkt.

Der Dichtungsbelag wird von einem Ring aus sogenanntem verschleißbarem oder abschleifbarem Material (im wesentlichen sehr lufthaltig, wabenförmig, porös) gebildet, das sehr leicht abgetragen wird, wenn es mit den umlaufenden, sehr viel härteren Teilen des Rotors in Berührung kommt.

Eine derartige Befestigung weist jedoch Nachteile im Zusammenhang mit der Verwendung der Bolzen 7 auf. Letztere werden von der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung gemäß Figur 2 bis 4 ersetzt.

Der Innensteg 6, der mit den Schaufeln 3 des Leitapparates fest verbunden ist, weist Ausschnitte 12 auf, die mit entsprechenden Ausschnitten 13 zusammenfallen, welche in einem radialen Flansch 14 eines einen Dichtungsbelag 16 tragenden Rings 15 ausgebildet sind.

In die Ausschnitte 12 und 13 greifen zwei U-förmige Klemmen 17 und 17a ein, die an den einander gegenüberliegenden Rändern der Ausschnitte den radialen Flansch 14 des Rings 15 und den Innensteg 6 umfassen. Die Klemmen werden an ihrem Platz durch einen Riegel 18 festgehalten, der zwischen den Klemmen sitzt und dessen einander gegenüberliegende Flächen an den Rücken 19 und 19a der Klemmen 17 und 17a angreifen. Der Riegel 18

909886/0603

weist eine Ausnehmung 2 0 auf, in der eine elastische, JL -förmige Klammer oder Spange 21 angeordnet ist. Die Klammer ist an der Stelle 20a am Boden der Ausnehmung befestigt, insbesondere festgeschweißt, und sie weist Flügel 22 und 22a auf, die an den Seitenflächen 23 und 23a der Klemmen 17 und 17a angreifen.

Bei der Ausführungsform nach Figur 2 bis 4 wird der den Dichtungsbelag l6 tragende Ring 15 von zwei Blechreifen 2 4 und 25 mit L-förmigem Querschnitt gebildet, die mit einer ihrer Flächen aneinander befestigt sind, um ein T-förmiges Profil darzustellen. Letzteres weist den radialen Flansch 14 sowie zwei umlaufende Flansche auf, wobei letztere Flächen 26 und 26a bilden, an denen eine runde Blechplatte 27 befestigt ist, welche den Dichtungsbelag 16 trägt.

Auf dem Blechreifen 24 ist ein Dichtblech 28 befestigt, welches den Flügeln 22 und 22a der Spange 21 gegenüberliegt und einen abgebogenen Rand 28a aufweist, dessen Ende 29 am Innensteg 6 des Leitapparat es anliegt und eine Vorspannung auf den Innensteg ausübt.

Das Dichtblech 28 bewirkt nicht nur den Abdichtungseffekt, sondern stellt tatsächlich durch eine Vorspannung die elastische Halterung der Klemmen 17 und 17a sowie der mit ihren Flügeln 22 und 22a am Dichtblech anliegenden Spange 21 (Figur 4) sicher, und zwar kann man auf diese Weise eine Verspannung bei der Befestigung der Klemmen 17 und 17a vermeiden, die andernfalls die freie radiale Verschiebbarkeit des Rings 15 gegenüber dem Innensteg des Leitapparates ganz beträchtlich behindern würde.

Um die radiale Halterung der Klemmen 17 und 17a sicherzustellen,

909886/0603

ORIGINAL INSPECTED

steht ein umgebogener Rand 30 des Blechreifens 24 im Eingriff mit einer der Flächen der Klemmen.

Figur 5 zeigt eine abgewandelte Ausfuhrungsform, bei der die Ausschnitte 13 der Blechreifen 24 und 25 umgebogene Ränder 24a und 25a aufweisen, die eine direkte Selbstzentrierung des den Dichtbelag 16 tragenden Rings 15 gegenüber dem Innensteg 6 des Leitapparats sicherstellen.

Andererseits ist die Radialbewegung des Riegels 18 äußerst begrenzt durch die Anwesenheit des umgebogenen Abschnitts des Dichtblechs 28. Tatsächlich kann sich der Riegel nur in dem freien Raum bewegen, der zwischen dem oberen Rand der Flügel 22 und 22a der Spange 21 und dem geneigten Rand 28a des Dichtblechs 28 existiert.

Allerdings kann die Befestigungsvorrichtung unter bestimmten Bedingungen die Radialverschiebung des Riegels 18 sehr viel rigoroser beschränken.

So kann man gemäß Figur 6 im oberen Abschnitt der Rücken 19 und 19a der Klemmen 17 und 17a ein Deckblatt 31 vorsehen, das eine Einrichtung zur radialen Bewegungssicherung des Riegels 18 auf der Höhe des oberen Abschnitts seiner Seitenflächen darstellt.

Gleichermaßen ist es möglich, im oberen Teil der Schmalseite der Klemmen 17 und 17a ein Deckblatt 32 und 32a vorzusehen, das eine radiale Bewegungssicherung des Riegels 18 auf der Höhe der Flügel 22 und 22a der Spange 21 bildet.

Um die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung zu montieren, bringt man die Ausschnitte 12 des Innenstegs 6 und die Ausschnitte 13 des radialen Flansches 14 des den Dichtungsbelag tragenden Rings 15 derart miteinander zum Fluchten, daß die

909886/0603

ORIGINAL INSPECTED.

Klemmen 17 und 17a in die Ausschnitte eingesetzt werden können. Sodann drückt man die Flügel 22 und 22a der Jl- -förmigen Spange 21 zusammen und führt den Riegel 18 zwischen die in den Ausschnitten 12 und 13 sitzenden Klemmen ein. Sobald sich die Flügel 22 und 22a der Spange zwischen dem Dichtblech 28 und den Klemmen 17 und 17a entspannen, ist die Anordnung verriegelt.

Die auf diese Weise entstandene Anordnung mit einer Befestigungsstelle pro Sektcr des Leitapparates stellt eine Selbstzentrierung des den Dichtungsbelag tragenden Rings gegenüber sämtlichen Sektoren sicher.

Es sei darauf hingewiesen, daß verschiedene Modifikationen möglich sind im Zusammenhang mit den oben beschriebenen Ausführungsformen, die lediglich als nicht beschränkende Beispiele gedacht sind.

Zusammenfassend schafft die Erfindung eine Befestigung eines Dichtungsbelags 16 auf dem Innensteg 6 eines Leitapparats 11 einer Turbomaschine. Erfindungsgemäß weist ein Ring 15 einen radialen Flansch 14 mit Ausschnitten 13 auf, die mit entsprechenden Ausschnitten 12 im Innensteg 6 des Leitapparates zusammenfallen. U-förmige Klemmen 17 umgreifen den Flansch und den Steg auf der Höhe der Ausschnitte, wobei sie von einem Riegel an ihrem Platz festgehalten werden. Die Erfindung findet vor allem Anwendung auf Luftfahrt-Strahltriebwerke.

909886/0603
ORIGINAL INSPECTED

Claims

Dipl.-InGfwiTSCHERLICH

DIpI-Ing. K. GUHSCHMANN _^

Dr. rer. nat.W.KÖRBER J*

Dial.-lng. J. SCHMIDT-EVERS
Stcinsdorfstr.10,8000MÖNCHEN22 · 1. Juni 1979

SOCIETE NATIONALE D¹ETUDE ET DE

CONSTRUCTION DE MOTEURS D'AVIATION (S.N.E.C.M.A.)

2, Boulevard Victor
Paris /Prankreich

PATENTANSPRÜCHE

ΓΐΛ Vorrichtung zum Befestigen eines Dichtungsbelages an einem Leitschaufelapparat einer Turbomaschine, der von Sektoren gebildet wird, die mehrere Schaufeln umfassen und einen Innensteg aufweisen, an welchem ein den Dichtungsbelag tragender Ring befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß der den Dichtungsbelag (16) tragende Ring (15) einen radialen Plansch (14) aufweist, der an dem Innensteg (6) des Leitschaufelapparats anliegt und mit Ausschnitten (13) versehen ist, die gegenüber von entsprechenden Ausschnitten (12) des Innenstegs angeordnet sind; daß in die Ausschnitte (12, 13) U-förmige Klemmen (17,17a) eingreifen, die an den einander gegenüberliegenden Rändern der Ausschnitte den radialen Flansch (l4) des Rings (15) und den Innensteg (6) umfassen; daß die Klemmen (17_a17a) an ihrem Platz von einem Riegel (18) festgehalten werden, der zwischen den Klemmen angeordnet ist und

9098 86/0603

dessen einander gegenüberliegende Flächen an den Rücken (19jl9a) der Klemmen anliegen; und daß der Riegel (18) an seinem Platz von einer elastischen, -Λ -förmigen Spange (21) festgehalten wird, die in eine Ausnehmung (20) des Riegels eingreift und dort befestigt ist, wobei ihre Flügel (22,22a) an den Seitenflächen (23,23a) der Klemmen (17,17a) anliegen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der den Dichtungsbelag (16) tragende Ring (15) aus zwei Reifen (24,25) mit L-förmigem Querschnitt besteht, welche mit einer ihrer Flächen zusammengesetzt sind, um ein T-Profil mit einem radialen Flansch (14) und zwei umlaufenden Flanschen zu bilden, wobei auf letzteren eine runde, den Dichtungsbelag (l6) tragende Platte (27) angeordnet ist; und daß einer der umlaufenden Flansche auf der der runden Platte (27) gegenüberliegenden Seite ein Dichtblech (2 8) mit einem abgebogenen Rand (28a) trägt, dessen Ende (29) am Innensteg des Leitschaufelapparates anliegt und auf diesen eine Vorspannung ausübt, wobei der umgebogene Rand des Dichtbleches einen Anschlag für die Flügel (22,22a) der elastischen, _Q -förmigen Spange (21) bildet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß mindestens einer der im Querschnitt L-förmigen Reifen (24,25), die den den Dichtbelag (16) tragenden Ring (15) bilden, einenauf die Flächen der Klemmen (17₃17a) umgebogenen Rand (30) aufweist.

909886/0603
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ausschnitte (13) der Reifen (24,25), die den radialen Flansch (14) des Rings (15) bilden, umgebogene Ränder (24a, 25a) aufweisenj die an einem Rand des Ausschnitts (12) im Innensteg des Leitschaufelapparates anliegen und eine direkte Selbstzentrierung des den Dichtungsbelag tragenden Rings (15) gegenüber dem Innensteg (6) des Leitschaufelapparates sicherstellen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß am oberen Abschnitt der Rücken (19,19a) der Klemmen (17, 17a) ein Deckblatt (3D vorgesehen ist, an dem der Riegel (18) auf der Höhe des oberen Abschnitts seiner Seitenflächen anliegt .
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß am oberen Abschnitt der Schmalseite der Klemmen (17,17a) ein Deckblatt (32) vorgesehen ist, an dem der Riegel (18) auf der Höhe der Flügel (22,22a) der _Q_-fÖrmigen Spange (21) anliegt.

909886/0603