DE3126359A1 - In axialrichtung biegsamer und in radialrichtung steifer halte- und abdichtungsring fuer gasturbinentriebwerk - Google Patents

In axialrichtung biegsamer und in radialrichtung steifer halte- und abdichtungsring fuer gasturbinentriebwerk

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Description

Lenges'ä-
F rhardlslrasse 12, D 8000 München 5
Dipl -Ing. Rolf Menges Patentanwälte Menges & Prahl. Ethardlstr 12, U-8000 München 5 Dipl.-Chem.Dr. Horst Prahl
Telefon (089) 26 3847 Telex 529581 BIPATd Telegramm BIPAT München
Ihr Zeichen/Your ref.
Unser Zeichen/Our ref. U 746
Datum/Date 03.07.81
UNITED TECHNOLOGIES CORPORATION
1 Financial Plaza
Hartford, CT 06101
V. St. A.
In Axialrichtung biegsamer und in Radialrichtung steifer Halte- und Abdichtungsring für Gasturbinentriebwerk.
Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinentriebwerke und insbesondere auf Abdichtungsbauteile in solchen Triebwerken.
Ein Gasturbinentriebwerk hat einen Turbinenabschnitt und einen Verdichterabschnitt, welche beide drehbare und stationnäre Bauteile aufweisen. Die drehbaren Bauteile bilden eine Rotoranordnung und die nicht drehbaren Bauteile bilden eine Statoranordnung. Ein ringförmiger Strömungskanal für Arbeitsmediumgase erstreckt sich axial durch das Triebwerk und führt in abwechselnder Reihenfolge zwischen Bauteilen der Statoranordnung und Bauteilen der Rotoranordnung vorbei. Die Statoranordnung umfasst im allgemeinen ein äusseres Gehäuse und umgibt die Rotoranordnung und den Strömungskanal für das Arbeitsmedium. In Reihen angeordnete Leitschaufeln ragen vom äusseren Gehäuse nach innen. Die Statorschaufeln leiten die strömenden Arbeitsmediumgase in gewünschter
Richtung auf die stromabwärts folgenden Rotorschaufeln. Ein Teil eines Turbinenabschnittes in einem solchen Triebwerk ist in Figur 6 ( Stand der Technik) dargestellt. Diese Figur zeigt, dass es bekannt ist den hinteren Teil einer Statorschaufel in Axialrichtung durch das äussere Gehäuse und in Radialrichtung durch einen Haltering festzulegen, der stets in Axialrichtung lose ist in bezug auf die Reihe der Statorschaufeln und eine benachbarte, äussere Luftdichtung. Der Ring ist in Radialrichtung steif, damit er ohne Knickung eine Radialkraft auf diejenigen Schaufeln ausüben kann, welche sich nach vorne verschwenken. Eine solche Schwenkbewegung kann auftreten falls ein Triebwerk pumpt und dabei eine Strömungsumkehrung von dem Auslassbereich des Triebwerkes zu dem Einlass auftritt.
Zur Erhöhung der Lebensdauer der Bauteile in modernen Triebwerken leitet man Kühlluft durch Kanäle auf der Innenseite des Gehäuses. Die Kühlluft leitet Wärme ab von dem Gehäuse und von den äusseren Luftdichtungen und Statorschaufeln, die den heissen Arbeitsmediumgasen unmittelbar ausgesetzt sind. Dabei bildet das Gehäuse öfters die äussere Grenze des Kühlluftströmungskanales und Teile der Statorschaufeln und der äusseren Luftdichtungen bilden die innere Gren^ des Kühlluftströmungskanales. Um seinen guten Triebwerkswirkungsgrad zu erreichen ist es erwünscht den Kühlluftströmungskanal von den heissen ARbeitsmediumgasen abzutrennen. Dementsprechend ist zur Abdichtung ein Ring vorgesehen zwischen einer Statorschaufelreihe und der benachbarten äusseren Luftdichtung. Um eine wirksame Abdichtung zu erreichen muss dieser Ring axiale und radiale Relativbewegungen zwischen der ringförmigen Statorschaufelreihe und der ringförmigen äusseren Luftdichtung zulassen können. Dabei darf jedoch die Auslegung des Ringes zur Zulassung dieser Axial- und Radialbewegung nicht auf Kosten der radialen Steifheit gehen, welche erforderlich ist damit der Ring die benötigte radiale Haltekraft für die Statorschaufeln aufbringen kann.
Entsprechend der Erfindung hat der zum Abdichten in einem Gasturbinentriebwerk zwischen zwei ringförmigen Statorstrukturen, welche relative Axial- und Radialbewegungen in bezug aufeinander
ausführen können,vorgesehene Ring einen ersten ringförmigen Teil , wobei das Verhältnis der axialen Breite zur radialen Höhe dieses Teiles grosser als eins ist, und einen zweiten ringförmigen Teil, wobei das Verhältnis der axialen Breite zur radialen Höhe dieses zweiten Teiles geringer als eins ist, damit der Ring eine der beiden Statorstrukturen in Radialrichtung steif abstützen, und relative thermische Ausdehnungen zwischen den beiden Strukturen elastisch ausgleichen kann.
Entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat der Ring einen I-förmigen Querschnitt mit einem äusseren Zylinder/ der eine in Axialrichtung weisende Fläche aufweist, einem inneren Zylinder, der ebenfalls eine in Axialrichtung weisende Fläche aufweist und eine radiale Platte zwischen den beiden Zylindern/ welche von den Zylindern abgestützt und geführt ist, damit, während dem Betrieb des Triebwerkes, die beiden axial weisende Flächen des Ringes jeweils parallel zu einer zugehörigen Auflagefläche der entsprechenden Statorstrukturen augerichtet bleiben. Ein Hauptmerkmal der Erfindung ist der zwischen den beiden ringförmigen Statorstrukturen vorgesehene Ring. Dieser Ring hat zwei ringförmige Abschnitte: einen ersten Abschnitt dessen Verhältnis zwischen seiner axialen Breite und seiner radialen Höhe, grosser als i'iiiü ist j i'incMi zweiten Abschnitt dessen Verhältnis seiner axialen Brei ti1 zu .seiner radialen Höhe kleiner als eins ist. Der Ring ist an einer der beiden ringförmigen Statorstrukturen verschiebbar. Der Ring liecrt an der anderen ringförmigen Statorstruktur an und stützt sich in Axialrichtung und Radialrichtung an derselben ab. Entsprechend einem Ausführungsbeispiel hat der Ring einen dritten Abschnitt, der sich an der zweiten ringförmigen Statorstruktur abstützt. Das Verhältnis der axialen Breite zur radialen Höhe des dritten Abschnittes ist grosser als eins.
Der liautpvorteil der Erfindung liegt in der Verbesserung des Triebwerkwirkungsgrades, die erreicht wird durch die Unterbindung eines unerwünschten Leckens von Fluid in dem Triebwerk zwischen zwei ringförmigen Statorstrukturen. Die Abdichtung bleibt erhalten und eine relative thermische Dehnung zwischen den ringförmigen Statorstrukturen wird elastisch ausgeglichen
durch die axiale Biegsamkeit des Ringes und die in Radialrichtung verschiebbare Anlage des Abdichtungsringes an einer der beiden ringförmigen Statorstrukturen. Die radiale Abstützung der anderen Statorstruktur ohne Knickung des Ringes wird erreicht durch die radiale Steifheit desselben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun mit Bezug auf die Figuren ausführlicher beschrieben, es zeigen:
Figur 1 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines Teiles der Statoranordnung eines Axialturbinentriebwerkes.
Figur 2 eine vergrösserte Schnittansicht eines Teiles der Statorordnung und zwar des äusseren Gehäuses und der ringförmigen Statorstrukturen, die sich vom Gehäuse radial nach innen erstrecken.
Figur 3 eine Ansicht entsprechend der Figur 2 mit dem ringförmigen Abdichtungsring in seiner Betriebsstellung.
Figur 4 einen Querschnitt entsprechend der Figur 3 mit einem abgeänderten Abdichtungsring.
Figur 5 einen Querschnitt entsprechend der Figur 2 wobei jedoch ein Abdichtunyaring entsprechend einem weiteren abgeänderten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
Figur 6 den Stand der Technik anhand einer der Figur 2 entsprechenden Ansicht.
Figur 1 zeigt einen Teil eines Axialgasturbinentriebwerkes,· das eine Rotationsachse Ar hat. Das Triebwerk hat eine Statoranordnung 10, die zum Teil in der Figur dargestellt ist. Die Statoranordnung hat ein äusseres Gehäuse 12 und ringförmige Statorstrukturen, die sich in Umfangsrichtung um die Rotationsachse A. ocslrecken. Eine erste ringförmige Statorstruktur, wie zum Beispiel eine Leitschaufelreihe, dargestellt durch die einzige Leitschaufel 14, erstreckt sich in Umfangsrichtung an der Innenseite des äusseren Gehäuses. Eine zweite ringförmige
Sl .ι I ι π :;! ι uk I ui , w i e /.um Uei.spLel die äussere Luftdichtung 16/ utsLLeckt sich in Umgansrichtung um die Innenseite des äusseren ('■ehäuses und ist in Radialrichtung und auch in Axialrichtung in bezug auf die Reihe der Statorschaufeln 14 frei beweglich. Ein ringförmiger Strömungskanal· l·8 für Arbeitsmediumgase ragt axial durch das Triebwerk innerhalb eines Teiles der Statorschaufeln und der äusseren Luftdichtung. Ein Strömungskanal für Kühlluft ragt axial durch das Triebwerk ausserhalb der Statoj scliuufelrui he und der äusseren Luftdichtung. Die ringförmige äussere Luftdichtung befindet sich in axialem und radialem Abstand von der Statorschaufelreihe und im Einbauzustand bleibt ein axialer Spalt G und ein radialer Spalt Gx zwischen diesen Bauteilen offen. Ein freistehender Halte-und Abdichtungsring 22 erstreckt sich axial und radial zwischen der ringförmigen äusseren Luftdichtung und der Statorschaufelreihe. Der Ring hat eine Symmetrieachse A . Die Symmetrieachse A des Ringes ist parallel zu der Rotationsachse A des Triebwerkes.
Wie in Figur 2 dargestellt ist liegt im eingebauten Zustand der Ring 22 an der Reihe der Statorschaufein 14 an einem ersten axialen Berührungsbereich 24 in einer ersten Axialrichtung an. Der Ring liegt an der äusseren Luftdichtung 16 an einem zweiten axialen Berührungsbereich 26 in einer zweiten Axialrichtung an. Der Ring liegt auch in Radialrichtung abstützend an den Schaufeln an. Der Ring hat eine radiale Steiheit proportion.!] zu dem rechteckigen Trägheitsmoment I (cm ) um eine uouLrak1 Kluehe parallel zu der Symmetrieachse A des Ringes. Der Ring hat eine axiale Steifheit proportional· zu dem rechteckigen Trägheitsmoment Ia (cm^) um eine neutrale Fläche senkrecht zur Symmetrieachse A des Ringes. Die axiale Steifheit und die radiale Steifheit ergeben sich aus der Querschnittsform der ringförmigen Abschnitte, die den Ring bilden. Der Ring hat einen ersten ringförmigen Abschnitt 28, einen zweiten ringförmigen Abschnitt 30 und einen dritten ringförmigen Abschnitt 32, Der erste ringförmige Abschnitt hat eine axiale Breite A1, eine radiale Höhe R,, und ein Verhältnis zwischen der axialen Breite und der radialen Höhe , das grosser als eins ist (A-^/R^ \ 1,0) Der erste ringförmige Abschnitthat eine axial weisende Fläche 36,
die in die erste Axialrichtung weist. Mit der axial weisenden Fläche liegt der Ring 22 an der Statorschaufelreihe in der ersten Axialrichtung an. Der erste ringförmige Abschnitt befindet sich im Einbauzustand in radialem Abstand von der ersten ringförmigen Statorstruktur und lässt einen radialen Spalt G_, zwischen diesen Bauteilen frei. Falls das Triebwerk in. Betrieb ist/ ist der Ring in Radialrichtung in Anlage mit der Statorschaufelreihe.
Der zweite ringförmige Abschnitt 30 des Ringes 22 erstreckt sich zwischen dem ersten ringförmigen Abschnitt 28 und dem dritten ringförmigen Abschnitt 32. Der zweite ringförmige Abschnitt ist ausgelegt für axiale Biegsamkeit zwischen dem ersten axialen Beruhrungsbereich 24 und dem zweiten axialen Berührungsbereich Der zweite ringförmige Abschnitt hat eine axiale Breite A2, welche geringer ist als die axiale Breite A, des ersten ringförmigen Abschnittes (A9 -ζ A-i ) , eine radiale Höhe R9 und ein Verhältnis der axialen Breite zur radialen Höhe das kleiner als eins ist (A2/R2 -ζ 1,0). Der dritte ringförmige Abschnitt hat eine axialweisende Fläche 38, die in die zweite Axialrichtung weist. Der axiale Abstand zwischen der Fläche 36 des ersten ringförmigen Abschnittes und der Fläche 38 des dritten ringförmigen Abschnittes ens.pri.chl: dem axialen Spalt G. · Mit der axial weisenden Fläche des dritten ringförmigen Abschnittes liegt der Ring an der ringförmigen äusseren Luftdichtung in der zweiten Axialrichtung an dem zweiten axialen Berührungsbereich 26 an und ist in. Radialrichtung in bezug auf die zweite ringförmige Statorstruktur verschieblich. Der dritte ringförmige Abschnitt wirkt einem Umwenden oder Rollen des Ringes entgegen. Das Umwenden oder Rollen ist das Bestreben des Ringes, sich, infolge äusserer Kräfte, mit seiner Innenseite nach aussen zu drehen. Das Umwenden oder Rollen ist beschrieben in "FORMULAS FOR STRESS AND STRAIN", von Roark and Young, McGraw Hill Book Company (Fünfte Ausgabe, 1975), Seite 384. Der dritte ringförmige Abschnitt hat eine radiale Höfte R3, eine axiale Breite A3 und das Verhältnis der axialen Breite zar radialen Höhe Ist grosser als eins (A3/R2 )> 1,0). Die radiale Breite A3 des dritten ringförmigen Abschnittes 32 ist grosser als die axiale Breite A2 des zweiten ringförmigen.Abschnittes (A3 y A2). Wie in der Figur dargestellt
Ικιΐ tli'i Rituj 22. eine axiale Breite Λ-, des dritten ringförmigen Abüchni Lies, die der axialen Breite A-. des zweiten ringförmigen Abschnittes gleich ist. Das Verhältnis der axialen Breite A-, •zu der radialen Höhe R-. des dritten ringförmigen Abschnittes ist dem Verhältnis der axialen Breite zu der radialen Höhe des zweiten ringförmigen Abschnittes gleich (A^/R-, = Α,/R-, ) .
Um eine axiale Ablenkung von 0,38 bis 0,76 mm aufnehmen zu können hat entsprechend einem geeigneten Ausführungsbeispiel der Ring einen Aussendurchmesser Do von 72,69 cm, eine axiale Breite A2 des zweiten ringförmigen Abschnittes 30 von 1,40 mm, ein Verhältnis des inneren Durchmessers Di zu dem äusseren Durchmesser Ho, d«iH qrösser oder gleich 9/10 ist (Di/Do\0,9) und in diesem besonderen AusführunysbeispLei 98/100 beträgt (Di/Do = 0,98), ein Verhältnis der axiulen Breite A-, des zweiten ringförmigen Abschnittes 30 zu der axialen Breite A^ des ersten ringförmigen Abschnittes 28, das gleich 45/100 ist (A-/A-, = 0,45), ein Verhältnis der axialen Breite A^ zu der radialen Höhe R, des ersten ringförmigen Abschnittes, das gleich 1 und 3/4 ist (A1ZR,= 1,75) und ein Verhältnis der axialen Breite A- zu der radialen Höhe R2 des zweiten ringförmigen Abschnittes r das gleich 41/100 ist (A„/R2 = 0,41). Geeignete Werkstoffe zur Herstellung dieses Ringes sind zum Beispiel die Legierungen AMS (Aerospace Material Specification) 5525,AMS 5731 oder AMS 5805 auf Eisenbasis.
Die 1-MtJiJt i v.eiijt ihm Λι,ικ führungsbeispiel der Erfindung nach I1MgUt 2 wählend dem Betrieb des Gasturbinentriebwerkes. Infolge der relativen thermischer Dehnung der äusseren Luftdichtung und des Ringes 22 in bezug auf die Schaufelreihe 14 nimmt der Ring 22 eine abgelenkte Stellung ein. Die abgelenkte Stellung ist in Figur 3 übertrieben stark dargestellt. Die Ausgangsstellung der äusseren Luftdichtung in bezug auf die Statorschaufelreihe ist durch gestrichelte Linien dargestellt.
Die 1-M.cjur 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Ringes mit einem zweiten ringförmigen Abschnitt 130 kleinerer axialer Breite A„ und grösserer radialen Höhe R2 im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2. Der erste ringförmige Abschnitt 128 ist ein Zylinder. Der Zylinder hat eine axiale
Steifheit und eine axial weisende Fläche 136. Der dritte ringförmige Abschnitt 132 ist ebenfalls ein Zylinder und hat eine axiale Steifheit und eine axial weisende Fläche 138 die in die zweite Axialrichtung weist. Der zweite ringförmige Abschnitt 130, der eine ähnliche Rolle spielt wie andere zweite ringförmige Abschnitte, ist eine radiale Platte, welche sich zwischen den Zylindern erstreckt. Der zweite ringförmige Abschnitt ist durch die Zylinder in geführtem Zustand abgestützt. Die axiale Steifheit der Zylinder gewährleistet, dass der Ring während dem Betrieb mit seinen axial weisenden Flächen jeweils parallel zu einem entsprechenden axialen Berührungsbereich einer zugeordneten, ringförmigen Statorstruktur ausgerichtet ist.
Die Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Ring 222 mit einem zweiten ringförmigen Abschnitt 230 versehen ist, zur Anlage an der zweiten ringförmigen Statorstruktur, das heisst an der äusseren Luftdichtung 16. Der erste ringförmige Abschnitt 228 stützt sich an der ersten ringförmigen Statorstruktur in Radialrichtung und in der ersten Axialrichtung ab. Der erste ringförmige Abschnitt hat eine axiale Breite A, , eine radiale Höhe R, und das Verhältnis der axialen Breite zur radialen Höhe ist grosser als eins (A, /R-, ) 1,0). Der zweite ringförmige Abschnitt ist in Axialrichtung biegsam zwischen dem ersten axialen Berührungsbereich 224 und dem zweiten axialen Berührungsbereich 226, er hat eine axiale Breite A2, die kleiner ist als die axiale Breite A^_ des ersten ringförmigen Abschnittes (A2 ^ A-,) eine radiale Höhe R2 und das Verhältnis der axialen Breite zur radialen Höhe ist kleiner als eins (A-/R- ^ 1,0).
Um eine axiale Ablenkung von 0,38 bis 0,76 mm aufnehmen zu können hat entsprechend einem geeigneten Ausführungsbeispiel der Ring 122 einen Aussendurchmesser Do von 70,14 cm, eine axiale Breite des zweiten ringförmigen Bereiches von 1,40 mm , ein Verhältnis des inneren Durchmessers Di zum äusseren Durchmesser Do, das grosser oder gleich 9/10 ist (Di/Do ^-0,9) und in. diesem besonderen Ausführungsbeispiel 9 7/100 beträgt (Di/Do= 0,97), ein Verhältnis der axialen Breite A2 des zweiten ring-
iörnücjen Abschnittes 2 30 zu der axialen Breite A, des ersten rinyl-örmiyen Abschnittes 228, das 34/100 beträgt (A2M1= 0,34), ein Verhältnis der axialen Breite A1 zu der radialen Höhe R, des ersten ringförmigen Abschnittes, das 3 und 6/10 erträgt (A1ZR1 =3,6) , ein Verhältnis der axialen Breite A2 zu der radialen Höhe R9 des zweiten ringförmigen Abschnittes das 16/100 beträgt (A2/r9 = 0,16). Ein geeigneter Werkstoff zur Herstellung des Ringes 222 ist eine Legierung AMS (Aerospace Material Specification ) 5707 auf Nickelbasis.
Falls das Gasturbinentriebwerk in Betrieb ist, strömen heisse Arbeitsmediumgase durch den ringförmigen Kanal 18. Kühlluft strömt durch den ringfömigen Kanal 20 ausserhalb des ringförmigen Kanales 18. Wärme wird von den Gasen auf die Turbinenbauteile, wie zum Beispiel die Reihe der Statorschaufeln 14, die äussere Luftdichtung 16 und den Ring 22 übertragen, wodurch diese Bauteile unterschiedliche thermische Dehnungen erfahren. Diese Dehnungen bewirken relative Verschiebungen zwischen den Turbinenbauteilen. Der Ring und die äussere Luftdichtung verschieben sich axial und radial in bezug auf die Statorschaufelreihe und dabei verändern sich der axiale Snalt Ga und der radiale Spalt Gr· Die verschiebliche Berührung zwischen dem Ring 22 und der äusseren Luftdichtung 16 gewährleistet, dass der Ring sich Veränderungen des radialen Spaltes G anpassen kann. Der Ring, welcher den heissen Arbeitsmediumgasen unmittelbar und der Kühlluft weniger stark ausgesetzt ist, dehnt sich nach aussen. Die verschiebbare Anlage cIok Uinqos an der äusseren Luftdichtung gewährleistet ein' dichtes An]logen des Ringes an der Statorschaufereihe. Da die Umgebungstemperatur und der thermische Ausdehnungskoeffizient der Ringes bekannt sind übt der Ring eine vorbestimmte Radialkraft auf die Leischaufelreihe aus. Der Ring erfährt keine Knickung unter dem Einfluss dieser vorbestimmten Kraft infolge der ausgewählten radialen Steifheit des Ringes, die durch seine besondere Querschnittsform erreicht wird. Die durch den Ring ausgeübte Radialkraft wirkt einer Drehbewegung des Ringes von dem äusseren Gehäuse 12 weg entgegen, welche Bewegung auftreten könnte infolge Druckänderungen an den Statorschaufeln und infolge Schwingungen des äusseren Gehäuses 12, zum Beispiel falls das Triebwerk pumpt.
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Falls der axiale Spalt G zwischen der äusseren Luftdichtung 16 und der Statorschaufelreihe 14 abnimmt, so wird der Ring 22 durch die Statorschaufelreihe nach hinten und durch die äussere Luftdichtung nach vorne gedrückt. Die axiale Steifheit des Ringes gewährleistet, dass dieser eine vorbestimmte Axialkraft ausüben kann zur dichten Anlage an der Statorschaufelreihe und an der äusseren Luftdichtung und damit er in Axialrichtung elastisch ausweichen kann zum Ausgleichen der Verringerung A G-, des
axialen Spaltes G . Wie aus Figur 3 ersichtlich ist wirkt die axiale Steifheit des dritten ringförmigen Abschnittes 32 einem Umwenden oder Rollen des Ringes entgegen und die axiale Steifheit des zweiten ringförmigen Abschnittes 30 erlaubt eine Durchbiegung des zweiten ringförmigen Abschnittes in bezug auf den ersten und den dritten ringförmigen Abschnitt, Der zweite ringförmige Abschnitt verformt sich elastisch zur Aufnahme eines Teiles der Verringerung Λ G des axialen Spaltes G und der Ring führt eine gewisse Wende- oder Rollbewegung aus zur Aufnahme des restlichen Teiles der Verringerung des axialen Spaltes. Durch den Unterschied zwischen der axialen Breite A, des ersten ringförmigen Abschnittes und der axialen Breite A2 des zweiten ringförmigen Abschnittes erhält man ein Spiel C zwischen dem zweiten ringförmigen Abschnitt und den Statorschaufeln damit der Ring diese Rollbewegung und Verformung ohne Behinderung durch die Schaufeln ausführen bzw. erfahren kann.
Wie in Figur 4 dargestellt ist, ist die axiale Steifheit des zweiten ringförmigen Abschnittes weiter herabgesetzt in bezug zu der Ausführungsform nach Figur 3 durch Verringerung der axialen Breite A2 und Vergrösserung der radialen Höhe R2. Die Verringerung
JX G des axialen Spaltes führt zu einer Verformung des zweiten a
ringförmigen Abschnittes. Die axiale Steifheit des ersten ringförmigen Abschnittes und des dritten ringförmigen Abschnittes bewirken eine geführte Abstützung des zweiten ringförmigen Abschnittes durch den ersten und den dritten Abschnitt, wodurch eine Rotation des inneren Randes und des äusseren Randes der neutralen Fläche des zweiten ringförmigen Abschnittes verhindert wird. Dementsprechend liegen die axialweisenden Flächen 136, des Ringes parallel zu den axialen Berührungsbereichen zwischen diesem Flächen und don zugeordneten ringförmigen Statorstrukturen.
_ 14 -
l)i<· iMviU-ii' MjiI i chLuii'jt; 1 läuhu unterbindet ein Lecken besser als Ausiührungsbeispiele wobei der axiale Beruhrungsbereich zwischen dem Ring und den zugeordneten ringförmigen Statorstrukturen an die Eigenschaften einer Linienberührung herankommt.
Bei dem Ausführungsbeispiel· nach Figur 5 spielt der Ring 222 eine ähnliche Rolle wie der Ring nach Figur 2. Der Ring führt eine Rollbewegung aus und verformt sich axial zur Aufnahme der Änderung Λ Ga des c3xialen Spaltes G . Der erste ringförmige Abschnitt liegt —"^ a
an der Statorschaufelreihe an upc1 wirkt einer Rollbewegung oder einem Umwenden des Ringes an seinem äusseren Durchmesser entgegen. Der zweite ringförmige Abschnitt liegt dicht an der äusseren Luftdichtung an. Der Ring ist in Radialrichtung steif und übt eine radiale Kraft auf die Reihe der Statorschaufeln 14 aus.

Claims (8)

  1. Patentansprüche;
    r Σ) Gasturbinentriebwerk mit einer ersten ringförmigen Statorstruktur, einer zweiten ringförmigen Statorstruktur, die in axialem und radialem Abstand von der ersten Struktur angeordnet ist und wobei zwischen den beiden Strukturen veränderlicher axialer Spalt G= und ein veränderlicher radialer
    Spalt Gr frei bleibt, und mit einem radial freistehenden Ring, der die erste Statorstruktur während dem Betrieb in radialer Richtung festhält, wobei der Ring an der ersten ringförmigen Statorstruktur in einer ersten Axialrichtung an einem ersten axialen Berührungsbereich und an der zweiten ringförmigen Statorstruktur in einer zweiten Axialrichtung an einem zweiten axialen Berührungsbereich anliegt und wobei der Ring verschiebbar mit einer zweiten ringförmigen Statorstruktur in Radialrichtung in Berührung ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring einen ringförmigen Abschnitt aufweist, der an der ersten ringförmigen Statorstruktur in Radialrichtung und in der ersten Axialrichtung anliegt, wobei dieser erste ringförmige Abschnitt eine axiale Breite A-^, eine radiale Höhe R·^ und ein Verhältnis zwischen der axialen Breite und der radialen Höhe aufweist, das grosser als eins ist, (A-^/R^ ^ 1,0) , und wobei der Ring desweiteren mit einem zweiten axialen Abschnitt
    versehen ist, der zwischen dem ersten axialen Berührungsbereich und dem zweiten axialen Berührungsbereich in Axialrichtung biegsam ist und wobei dieser zweite ringförmige Abschnitt eine axiale Breite A„ aufweist, die geringer ist als die axiale Breite A^ des ersten ringförmigen Abschnittes &2< Ai^ ' radiale Höhe R2 hat und das Verhältnis seiner axialen Breite zu seiner radialen Höhe geringer als eins ist ^2/R7 ^, 1*0) wobei durch die radiale Steifheit des Ringes und die verschiebbare Berührung zwischen dem Ring und der zweiten ringförmigen Statorstruktur dieser Ring sich Änderungen des radialen Spaltes Gr anpassen und eine vorbestimmte Radialkraft ohne Knickung gegen die erste ringförmige Statorstruktur ausüben kann, und wobei durch die axiale Steifheit des Ringes dieser eine vorbestimmte Axialkraft zur Abdichtung gegen die anliegende erste ringförmige Statorstruktur und die zweite ringförmige Statorstruktur bei abnehmendem Axialspalt Ga während dem Betrieb ausüben kann und wobei durch die axiale Steifheit der Ring sich in Axialrichtung elastisch verbiegen kann, um sich Verringerungen des axialen Spaltes G anzupassen.
  2. 2. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Axialrichtung genau entgegengesetzt zu der c rs l cn Axial rieht uiuj ist. ;
  3. i. Gastuxbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite ringförmige Abschnitt an der zweiten ringförmigen Statorstruktur anliegt.
  4. 4. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring desweiteren einen dritten ringförmigen Abschnitt aufweist, der an der zweiten ringförmigen Statorstruktur anliegt und einem Umwenden oder Rollen des Ringes entgegenwirkt, wobei dieser dritte Abschnitt eine radiale Höhe U., (Min· .ικLiIc BKutc Λ,, die grosser ist als die axiale Breite Λ-, dos zwei ton ringförmigen Abschnittes (A-, ^A-) und ein Verhältnis eier axialen Breite zur radialen Höhe hat, das grosser als i st (A3/R3 > 1,0) .
  5. 5. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzächnet, dass die axiale Breite A3 des dritten ringförmigen Abschnittes der axialen Breite A1 des ersten ringförmigen Abschnittes gleich ist und dass das Verhältnis der axialen Breite zur radialen Höhe des dritten ringförmigen Abschnittes dem Verhältnis der
    ■ - 3 -
    axialen Breite zur radialen Höhe des ersten ringförmigen Abschnittes gleich ist (A.,/R3=A, /R, ) .
  6. 6. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring einen inneren Durchmesser Di und einen äusseren Durchmesser Do aufweist, dass das Verhältnis des inneren Durchmessers Di zu dem äusseren Durchmesser Do grosser oder gleich 9/10 ist (Di/Do )>. 0,9), dass das Verhältnis der axialen Breite A2 des zweiten ringförmigen Abschnittes zu der axialen Breite A, des ersten ringförmigen Abschnittes 45/100 beträgt (A2/A^ = 0,45, dass das Verhältnis der axialen Breite A^ zu der radialen Höhe R, des ersten ringförmigen Abschnittes und 3/4 beträgt (A-, /R^ - 1,75) und dass das Verhältnis der axialen Breite A2 zu der radialen Höhe R2 des zweiten ringförmigen Abschnittes 41/100 beträgt (A9 /R0 = 0,45).
  7. 7. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring einen inneren Durchmesser Di und einen äusseren Durchmesser Do aufweist, dass das Verhältnis des inneren Durchmessers zum äusseren Durchmesser grosser oder gleich 9/10 ist (Di/Do ^ 0,9), dass das Verhältnis der axialen Breite A2 des zweiten ringförmigen Abschnittes zu der axialen Breite A^ des ersten ringförmigen Abschnittes 34/100 beträgt (Α2/Α^=0,34) , dass das Verhältnis der axialen Breite A-^ zu der radialen Höhe R^ des ersten ringförmigen Abschnittes 3 und 6/10 beträgt (A-^/R-^ =. 3,6), und dass das Verhältnis der axialen Breite A2 zu der radialen Höhe R^ des zweiten ringförmigen Abschnittes 16/100 beträgt (A2/R3 = 0,16 ).
  8. 8. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste ringförmige Abschnitt ein Zylinder ist, der eine axial weisende Fläche aufweist, die in die erste Axialrichtung weist, dass der dritte ringförmige Abschitt ein Zylinder ist, der eine axialweisende Fläche hat, die in die zweite Axialrichtung weist, dass der zweite ringförmige Abschnitt eine radiale Platte ist, die sich zwischen den Zylindern erstreckt und diese abstützt und führt ist, wobei durch die axiale Steifheit der Zylinder die axial weisende Flächen des Ringes jeweils parallel zu dem axialen Berührungsbereich einer zugeordneten ringförmigen Statorstruktur ausgerichtet sind.
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