DE3825951A1 - Turbinenschaufelplattformdicht- und -schwingungsdaempfungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Plattformdicht- und -schwingungsdämpfungsvorrichtung für ein Gasturbinentriebwerk und betrifft insbesondere ein Dichtungs- und Dämpfungssystem, bei dem ein Einsatz zwischen den Rändern von sich gegenüberliegenden Schaufelplattformen benutzt wird.

Gasturbinentriebwerke, bei denen die Erfindung Anwendung findet, haben üblicherweise mehrere Schaufeln, die in benachbarten Positionen und sich radial erstreckend um den Umfang eines Laufrades oder einer Rotorscheibe befestigt sind. Jede Schaufel ist mit einem Schaufelblatt, einer Plattform und einem Fuß versehen, die aneinander angeformt sind, und ist Plattformrand an Plattformrand über einen Abstandsspalt mit einer benachbarten Schaufel befestigt.

Bei solchen Anordnungen besteht ein Bedarf an einer geeigneten Kühlung der Schaufeln, damit diese in der Lage sind, Gase hoher Temperatur auszuhalten. Das Kühlen der Schaufeln erfolgt üblicherweise zum Teil durch die Zirkulation von kühlerem Gas in dem und um den Fußteil der Schaufeln. Eine Anordnung zum Abdichten der Spalte zwischen benachbarten Schaufeln ist üblicherweise vorgesehen, um die heißen Gase daran zu hindern, unter die Plattformen zu strömen, und um zu verhindern, daß Kühlgase nach außen strömen und die Hauptgasströmung stören.

Es ist außerdem notwendig, Schwingungen während des Triebwerksbetriebes zwischen der Rotorscheibe und den Schaufeln und zwischen den Schaufeln selbst zu dämpfen. Das Auftreten und der Grad dieser Schwingungen sind eine Funktion von vielen Faktoren, zu denen die Gastemperatur, die Turbinendrehzahl und die Methode, durch die die Schaufeln in dem Rotor festgehalten werden, gehören. Unkontrollierte Schwingungen können zum Schaufelermüdungsbruch führen und Komplikationen bei dem Festhalten der Schaufeln in der Scheibe verursachen.

Es sind Schaufelplattformspaltdichtungs- und -schwingungsdämpfungsanordnungen bekannt, bei denen ein langgestreckter Einsatz benutzt wird, der in einen komplementär geformten Schlitz od.dgl. eingepaßt wird, welcher zwischen den Plattformrändern von benachbarten Schaufelgebilden gebildet ist, so daß Fliehkräfte, die auf das Element bei der Drehung des Rotors einwirken, den Einsatz radial nach außen in Berührung mit den einander gegenüberliegenden Plattformrändern treiben und den Spalt abdichten.

Die Montage dieser bekannten Spaltdichtungssysteme ist jedoch zeitraubend und teuer, denn sie erfordert üblicherweise das sorgfältige Ausrichten und Positionieren jedes kleinen Einsatzelements in seinem entsprechenden Schlitz. Wenn ein Element mit der falschen Ausrichtung eingesetzt wird, sind eine richtige Abdichtung und Dämpfung ausgeschlossen. Außerdem kann die Toleranz, die zum Sicherstellen der richtigen Ausrichtung zwischen dem Einsatz und dem Schlitz erforderlich ist, so eng sein, daß Fliehkräfte den Einsatz in dem Schlitz zu fest verkeilen und das Kühlen der Plattformränder total blockieren. Darüber hinaus ist bei einigen Schaufelkonstruktionen nicht genug Raum zum Aufnehmen einer solchen Einsatzdichtungs- und -dämpfungsanordnung, und zwar wegen der engen Nähe zwischen dem Schaufelblatt und dem Plattformrand in dem Gebiet maximaler Schaufelblattdicke.

Aufgabe der Erfindung ist es, die obigen und weitere Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Erfindungsgemäß erreicht wird das mit Hilfe eines Plattformdichtungs- und -dämpfungssystems für ein Gasturbinentriebwerk, welches ein Einsatzelement hat, das relativ zu den einander gegenüberliegenden Plattformrändern selbstausrichtend ist, so daß es ohne die Notwendigkeit einer Ausrichtung oder Orientierung leicht eingebaut werden kann.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung hat ein Dichtungs- und Dämpfungssystem ein Einsatzelement, das zwischen einander gegenüberliegenden Plattformrändern von benachbart befestigten Rotorschaufeln lose aufgenommen werden kann, wobei die Oberflächen des Einsatzes so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie mit den Oberflächen der gegenüberliegenden Plattformränder so zusammenwirken, daß sich das Einsatzelement in die Spaltabdichtposition selbst ausrichtet, wenn es normalen Fliehkräfen ausgesetzt ist, die bei der Drehung des Rotors auftreten.

Der Plattformrand einer Rotorschaufel ist mit einer Tasche versehen, deren radiale äußere Ausdehnung durch eine geneigte ebene Fläche oder Fase bestimmt wird, und der entgegengesetzte Plattformrand einer benachbart befestigten Schaufel hat eine ebene Fläche, die relativ zu der geneigten Fläche der einen Schaufel so angeordnet ist, daß die Ebenen der beiden Flächen unter einem Konvergenzwinkel α nach außen zu einem Abstandsspalt konvergieren, der zwischen den einander gegenüberliegenden Rändern vorhanden ist. Ein Einsatzelement, das in der Tasche aufgenommen ist, hat ebene Flächen, die um eine zentrale Achse angeordnet sind, wobei die Einsatzflächen so ausgebildet und positioniert sind, das ungeachtet der Orientierung, mit der das Einsatzelement in der Tasche aufgenommen wird, die während der Drehung des Rotors erzeugten Fliehkräfte eine Fläche des Einsatzes in Dichtberührung mit der geneigten ebenen Fläche des Plattformrandes der einen Schaufel treiben und eine weitere Fläche des Einsatzes in Dichtberührung mit der ebenen Fläche des entgegengesetzten Plattformrandes der benachbarten Schaufel treiben.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die ebenen Flächen des Einsatzelements symmetrisch um dessen Achse angeordnet, wobei die Ebenen von benachbarten Elementflächen axial im Uhrzeigersinn und axial im Gegenuhrzeigersinn unter demselben Konvergenzwinkel α wie die Ebenen der entgegengesetzten Plattformrandflächen konvergieren. Ein exemplarisches System, bei dem ein Einsatz mit Flächen benutzt wird, die axial angeordnet sind, so daß sie einen regelmäßigen Polygonquerschnitt darstellen (nämlich einen Querschnitt in Form eines gleichseitigen Dreiecks), ist im folgenden ausführlicher beschrieben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine Turbinenrotor- und Schaufelanordnung, die mit der Erfindung versehen ist,

Fig. 2 einen Teilaxialschnitt durch eine Stufe von Turbinenschaufeln, die mit der Erfindung versehen sind,

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Erfindung bei deren Verwendung an benachbarten Schaufeln,

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig. 2 zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer Schaufel nach Fig. 1 mit konkavem Schaufelblatt,

Fig. 6 eine Seitenansicht einer benachbarten Schaufel nach Fig. 1 mit konvexem Schaufelblatt,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Dichtung/Dämpfer-Einsatzelements nach Fig. 1, und

Fig. 8 und 9 perspektivische Ansichten von alternativen Ausführungsformen des Einsatzelements nach Fig. 7.

In den Zeichnungen tragen gleiche Elemente gleiche Bezugszahlen.

In den Zeichnungen wird zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, in denen ein Schaufelplattformdichtungs­ und -dämpfungssystem nach der Erfindung gezeigt ist, das insbesamt mit 10 bezeichnet ist und an einer Turbinenscheibe oder einem Laufrad 11 verwendet wird, in dessen Umfang mehrere sich axial erstreckende Schlitze oder Schwalbenschwänze 12 in gegenseitigen Umfangsabstand aufweisenden Positionen gebildet sind. In jedem Schwalbenschanzschlitz 12 ist eine radial vorstehende Schaufel angeordnet, die einen Fußteil mit einer Basis oder einem Schaft 13 hat, dessen Form der des Schwalbenschwanzschlitzes 12 angepaßt ist, so daß er dadurch während der Drehung des Rotors auf bekannte Weise reibschlüssig befestigt ist. Die Schaufeln haben im wesentlichen den gleichen Aufbau, was in Fig. 2 zu erkennen ist, in der zwei benachbarte Schaufeln mit 14 und 16 bezeichnet sind. Die Schaufel 16 stimmt mit der Schaufel 14 im wesentlichen überein und weist ein gewölbtes, mit Flügelprofil versehenes Schaufelblatt 17 auf, das sich auf bekannte Weise in den Heißgasstrom der Turbine erstreckt. Ein Plattformteil 18 ist an der Basis des Schaufelblattes vorgesehen und bildet teilweise die inneren Begrenzungen für die Heißgasströmung durch den Schaufelkranz.

Gemäß Fig. 2 haben die Schwalbenschwanzschlitze 12 eine Tiefe, die größer ist als die Schwalbenschwanzhöhe des Fußes 13, um das Einführen der Schäfte und das Fördern von Kühlluft zu den Schäften zu erleichtern. Der Raum zwischen der Unterseite der Schäfte 13 und dem Grund der Schwalbenschwanzschlitze 12, welcher insgesamt mit der Bezugszahl 19 bezeichnet ist, wird mit Kühlluft über mehrere Löcher 20 versorgt, die in dem stromaufwärtigen Schaufelhalter 21 (Fig. 1) gebildet sind. Der stromaufwärtige und der stromabwärtige Schaufelhalter 21 bzw. 22 dienen zum Begrenzen der Axialbewegung der Schaufel. Üblicherweise wird die Kühlluft dem Schwalbenschwanzschlitz 12 (oder dem Raum 19) aus dem Verdichter (nicht dargestellt) über einen Durchlaß 23 zugeführt, der eine stationäre Expanderdüse 24 aufweist, damit die Luft auf bekannte Weise weiter gekühlt wird. Die Luft strömt durch den Expander 24, durch mehrere Löcher 25 und in eine Kammer 26, welche durch die stromaufwärtige Seite der Turbinenrotorscheibe 11, eine zweite umlaufende Scheibe 27 und den stromaufwärtigen Schaufelhalter 22 gebildet ist. Die Scheibe 27 ist durch mehrere Schrauben 28 mit der Turbinenrotorscheibe 11 drehfest verbunden.

Aus der Kammer 26 strömt die Kühlluft dann über die Löcher 20 in den stromaufwärtigen Schaufelhalter und in den Raum 19 innerhalb der Schwalbenschwanzschlitze 12. Aus den Schlitzen 12 wird die Luft auf bekannte Weise in den inneren Teil der Schaufel 16 gefördert. In dem dargestellten Beispiel wird die Luft über mehrere sich radial erstreckende Durchlässe 29 gefördert, die in den Fußteilen 13 gebildet sind. Es kann erwünscht sein, zusätzlich zu den Kühlluftlöchern 20 eine zweite Reihe von Kühlluftlöchern 30 verfügbar zu haben, die radial außerhalb von ihnen angeordnet sind, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, um Kühlluft aus der Kammer 32 zu dem Rand der Turbinenrotorscheibe zu fördern. In einer alternativen Konstruktion können die Kühlluftlöcher 30 eliminiert sein, und notwendiger Kühlluft von dem Turbinenrotorscheibenrand her kann gestattet werden, zwischen einem Vorsprung 33, der an der Seite der Turbinenrotorschaufelschäfte anliegt, und dem Turbinenrotorscheibenrand hindurchzulecken (CDP- oder Verdichterauslaßdruck-Leckage). Der Vorsprung 33 erfüllt dann zusätzlich zu seiner Grundfunktion des Verhinderns von axialer Bewegung der Schaufel 16 in dem Schwalbenschwanzschlitz 12 auch eine Dichtfunktion.

Die CDP-Leckluft tritt über das Loch 30 in die vordere Schaufelhalter/Dichtung 21 ein und geht durch den Sammelraum 34 hindurch in eine Kammer 36 (Fig. 2), um den oberen Teil der Schaufelschwalbenschwänze und die Plattformen 35 und 18 zu kühlen. Zusätzlich zu der CDP-Leckluft aus dem Sanmelraum 34 leckt ein Teil der Kühlluft aus der Kammer 19 zwischen den Schaufel- und Scheibenschwalbenschwanzschaftdruckseiten hindurch und in die Kammer 36. Eines der Hauptziele der Erfindung ist es, heiße Gase aus dem Hauptgasstrom daran zu hindern, unter die Plattformen zu gelangen, und die Leckage dieser vereinigten Kühlluftströmung in der Kammer 36 aufwärts durch die Schaufelplattformspalte, welche mit der Bezugszahl 37 in Fig. 2 bezeichnet sind, und in den Hauptgasstrom der Turbine, der in Fig. 1 durch Pfeile gezeigt ist, zu steuern.

Die Schaufelplattform 18, die der Schaufel 16 zugeordnet ist, weist eine kurze Seite 38 und eine lange Seite 39 auf, die sich tangential in entgegengesetzten Richtungen erstrecken und sich insgesamt axial über die Vorder- und die Hinterkante 40 bzw. 41 der Schaufel hinaus erstrecken, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Die kurze Seite 38 ist auf der konvexen Seite des Schaufelblattes 17, und die lange Seite 39 ist auf der konkaven Seite. Ebenso hat die benachbarte Schaufel 14 eine Plattform mit der kurzen Seite 42 und der langen Seite 43, die sich gegenseitig zu der kurzen Seite 38 der Schaufel 16 erstrecken, um die Kammer 36 zusammen mit den oberen Teilen der Schaufelschwalbenschwänze 13, dem Außenumfang der Scheibe und dem vorderen und dem hinteren Schaufelhalter 22 bzw. 30 teilweise zu bilden. Von dem Rand auf der langen Seite 43 der Schaufelplattform 35 aus erstrecken sich radial einwärts zwei axialen Abstand voneinander aufweisende Plattformflügel 44 und 46, die sich zueinander erstreckende, axial ausgerichtete Flansche 47 und 48 haben, welche an ihnen befestigt sind, um eine Tasche 50 an dem Rand der Plattform 35 zum Aufnehmen eines Dichtung/Dämpfer-Einsatzes 49 zu bilden. Ebenso hat der Rand der langen Seite 39 der Schaufelplattform 18 ein ähnliches Taschengebilde 50 zum Aufnehmen eines gleichen Dichtung/Dämpfer-Elements 49 in der benachbarten Schaufel 16 (Fig. 3).

In Fig. 4 ist zu erkennen, daß der Rand der Plattformlängsseite 43 der Schaufel 14 an der Unterseite eine Schräg- oder Verschleißfläche 51 hat, die radial nach außen zu ihrer Spitze 52 geneigt ist. Diese Verschleißfläche 51 hat eine insgesamt ebene Form und dient als Reibbasis, an der das Dichtung/ Dämpfer-Element 49 in reibschlüssige Anlage kommen kann. Der gegenüberliegende Rand der kurzen Seite 38 der Plattform der benachbart befestigten Schaufel 16 hat an seiner Spitze eine Anlagefläche 54, die zusammen mit der Spitze 52 den Spalt 37 bildet, für den eine Dichtfunktion erwünscht ist. Der Spalt 37 ist aus bekannten Gründen zwischen den einander gegenüberliegenden Plattformrändern vorgesehen, beispielsweise zum Kompensieren von Wärmeausdehnungen der Schaufeln 14, 16. Die Anlagefläche 54 hat eine insgesamt ebene Form und ist in einer sich im wesentlichen radial erstreckenden Ebene ausgerichtet. Gemäß der Darstellung in Fig. 4 erstreckt sich die Anlagefläche 54 weiter radial einwärts als die entgegengesetzte Spitze 52, so daß ein Teil derselben der Verschleißfläche 51 gegenüber freiliegt. Dieses Merkmal ermöglicht die Dämpfungsfunktion der Dichtung, was im folgenden noch näher beschrieben ist. An dem Dichtung/Dämpfer- Einsatzelement 49 sind mehrere Einsatzelementflächen 58 gebildet, die, was weiter unten noch näher erläutert ist, so ausgebildet sind, daß im Betrieb eine Elementfläche die Plattformrandfläche 51 und eine weitere Elementfläche die entgegengesetzte Plattformrandfläche 54 berührt und so eine Dämpfungswirkung hervorruft, um Schwingungskräfte in der Schaufel zu kompensieren.

Die Fig. 5 und 6 sind Seitenansichten, welche die einander gegenüberliegenden Ränder der benachbart montierten Schaufeln 14 und 16 deutlicher zeigen. Fig. 5 zeigt die Schaufel 14 von ihrer konkaven Schaufelblattseite 17 a aus betrachtet; Fig. 6 zeigt die Schaufel 16 von ihrer konvexen Schaufelblattseite 17 b aus betrachtet. Gemäß der Darstellung in Fig. 5 ist der Plattformrand auf der langen Seite 43 der Plattform 35 mit einem ebenen Flächenteil 55 versehen, der durch die Ränder der Flügel 44, 46, der Flansche 47, 48 und der Spitze 52 gebildet wird. Die Fläche 55 des Randes der langen Seite 43 erstreckt sich an den Flügeln 44, 46 radial nach innen, um die Seiten der Tasche 50 nach unten und endet an den zentral gerichteten Flanschen 47, 48. Die ebene Fläche 55 umgibt die zentrale Öffnung der Tasche 50, in der das Einsatzelement 49 lose aufgenommen wird. Die Flansche 47, 48 bilden innere Anschläge, welche die radial inneren Begrenzungen der Tasche 50 bilden und die Enden des Einsatzelements 49 bei langsamer Rotordrehung festhalten. Die Tasche 50 ist in ihrer radial äußeren Ausdehnung durch die abgeschrägte ebene Fläche 51 begrenzt. Der gegenüberliegende Plattformrand auf der kurzen Seite 38 der Plattform 18 der benachbart montierten Schaufel 16 hat einen ebenen Flächenteil 56 (Fig. 6), der vorzugsweise so ausgebildet ist, daß er sich parallel zu dem gegenüberliegenden Flächtenteil 55 (Fig. 5) der Schaufel 14 erstreckt. Die Fläche 54 der Schaufel 16 ist breiter (d.h. hat eine größere radiale Ausdehnung) als die gegenüberliegende Fläche der Spitze 52. Die Flächen 51 und 54 sind in bezug aufeinander so ausgebildet und positioniert, daß sie in dem Spalt 37 unter einem Konvergenzwinkel α (vgl. Fig. 4) aufeinander zu konvergieren.

Fig. 6 zeigt die bevorzugte Ausbildung für die konvexe Plattformrandfläche 56 der Schaufel 14. Die Schaufel 16 hat einen gleichmäßigen Übergang vom oberen Ende ihres Fußteils 13 zu dem unteren Ende des Plattformrandes an der Plattformfläche 54 und weist einen ausgehöhlten Bereich in dem zentralen unteren Gebiet auf der kurzen Seite 38 der Plattform 18 auf. Zur Anpassung an breite Schaufelblattkonstruktionen unter Beibehaltung der Schaufelfestigkeit an der Stelle der engsten Nähe zwischen der konvexen Seite 17 b des Schaufelblattes 17 und dem Plattformrand wird die Breite der Fläche 54 größer gelassen, indem sie weniger unterschnitten wird.

Fig. 7 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Einsatzelements 49, das in der Tasche 50 lose aufgenommen wird, die zwischen den einander gegenüberliegenden Plattformrändern von benachbarten Schaufeln 14, 16 gebildet ist. Das bevorzugte Element 49 hat mehrere ebene Flächenteile 58, die um seine Längsachse 59 angeordnet sind, wobei jede Fläche 58 a so ausgebildet und positioniert ist, daß sie unter einem Winkel in bezug auf eine Fläche 58 b konvergiert, welche axial im Uhrzeigersinn derselben angeordnet ist, und unter demselben Winkel α in bezug auf eine weitere Fläche 58 c konvergiert, die axial im Gegenuhrzeigersinn derselben angeordnet ist. Es wird bevorzugt, die Flächen 58 symmetrisch um die zentrale Achse 59 des Einsatzes 49 anzuordnen, wie es als Beispiel die regelmäßige polygonale Querschnittsanordnung nach Fig. 7 zeigt. Der Winkel α, unter dem die Flächen 58 konvergieren, ist dem Konvergenzwinkel α der Flächen 51 und 54 (vgl. Fig. 4) der entgegengesetzten Plattformrandflächen 51, 54 der benachbart montierten Schaufeln 14, 16 angepaßt.

Die besondere Ausführungsform des Einsatzelements 49, die in Fig. 7 gezeigt ist, hat drei ebene Flächen 58 a, 58 b, 58 c, die symmetrisch um die zentrale Achse 59 angeordnet sind, um einen gleichseitigen dreieckigen Querschnitt 60 mit einem Konvergenzwinkel α von 60° zu schaffen. Die Enden 63, 64 des Einsatzes 49 sind vorzugsweise abgerundet, beispielsweise durch Anfasen.

Das Element 49 ist relativ zu den Flächen 51 und 54 so ausgebildet und positioniert, daß ungeachtet dessen, welche Fläche 58 des Einsatzes 49 nahe dem Flächenteil 51 der Tasche 50 in dem zusammengebauten Gebilde nach den Fig. 1 und 2 angeordnet ist, Fliehkräfte, welche auf das Element 49 bei schneller Rotordrehung ausgeübt werden, eine Fläche 58 in Spaltabdichtberührung mit der Fläche 51 und eine weitere Fläche 58 in Spaltabdichtberührung mit der Fläche 54 einer benachbarten Schaufel treiben werden. Dadurch wird der Spalt 37 gegen eine unkontrollierte Verbindung zwischen dem Heißgasgebiet oberhalb der Plattformen 18, 35 und dem Kühlgasgebiet darunter abgedichtet.

Der Vorgang des Selbstausrichtens der Einsatzelemente 49, die in Taschen 50 zwischen benachbarten Plattformrändern von benachbarten Schaufeln 14, 16 aufgenommen sind, ist in Fig. 4 veranschaulicht. Fig. 4 zeigt ein Einsatzelement mit strichpunktierten Linien in seiner Ruheposition 49′, in der es innerhalb einer Tasche 50 bei langsamer Rotordrehung lose aufgenommen ist. Die Flansche 47, 48 (vgl. Fig. 3) hindern die Enden des Einsatzes 49′ an einer weiteren radialen Einwärtsbewegung. Wenn die Rotordrehzahl erhöht wird, treiben Fliehkräfte, welche auf das Element 49 ausgeübt werden, das Element 49 radial nach außen gegen die konvergierenden Flächen 51, 54 zu dem Spalt 37 hin, wobei der Einsatz in die Position 49′′ getrieben wird, die mit ausgezogenen Linien dargestellt ist und in der eine der Flächen 58 (z.B. 58 b) gegen die Fläche 54 der Schaufel 16 und eine andere Fläche 58 (z.B. 58 c) gegen die Fläche 51 der benachbart montierten Schaufel 14 gepreßt wird. Das dient zum Abdichten des Spalts 37 zwischen den gegenüberliegenden Plattformrändern 52, 54 der Schaufeln 14, 16 gegen unkontrolliertes Strömen von Gasen zwischen Gebieten oberhalb und unterhalb der Plattformen 35 und 18. Darüber hinaus werden Reibungskräfte, die durch das Anpressen der beiden Flächen 58 (z.B. 58 b und 58 c) an die Flächen 54, 51 erzeugt werden, der Relativbewegung dieser Flächen entgegenwirken und dadurch eine Dämpfungswirkung erzeugen, die Schwingungen der einzelnen Schaufeln 14, 16 entgegenwirkt. Das Selbstausrichten des Einsatzes 49 vereinfacht sehr das Einführen gegenüber bekannten Anordnungen. Vollständiger Zugang zur Unterseite der Plattformen ist nicht erforderlich, und das Versagen der Abdichtung oder der Dämpfung aufgrund einer Fehlausrichtung ist eliminiert.

Die Fig. 8-9 zeigen alternative Ausführungsformen 149 und 249 des Einsatzelements 49. Das Einsatzelement 149, das in Fig. 8 gezeigt ist, ist mit Nuten 62 versehen, welche die Dichtwirkung der Flächen 58 im Betrieb unterbrechen, um eine stärkere Kontrolle über die Leckage von Kühlgas von unterhalb der Plattformen 35, 18 der benachbart montierten Schaufeln 14, 16 her zu erlauben. Die Nuten 62 sind vorteilhaft, beispielsweise zum Steigern der Auswärtsströmung von Spülgas zum Kühlen der Ränder 52, 54, wo normale, ungenutete Flächen sonst zu sehr abdichten würden. Das Element 249, dasin Fig. 9 gezeigt ist, hat darüber hinaus eine zentrale Bohrung 64, die über die Länge des Einsatzelements 249 verläuft, um die Masse des Elements zu reduzieren, ohne die kontrollierten Dichtwirkungen zu beeinträchtigen.

Verschiedene Substitutionen und Modifikationen sind in dem durch die beigefügten Ansprüche festgelegten Schutzumfang der Erfindung möglich. So sind andere Anordnungen der Flächen 58 bei entsprechender Wahl des Winkels a und entsprechender Ausbildung und Positionierung der Flächen 51, 54 der Plattformen 18, 35 möglich, wobei trotzdem die Vorteile der Erfindung erzielt werden.

Claims (19)

1. Einsatzelement, das zwischen einer ersten und einer zweiten Randfläche (51, 54), die einander gegenüberliegen und konvergieren, von benachbarten Schaufelplattformen (18, 35) eines Rotors eines Gasturbinentriebwerks lose aufgenonmen wird und durch Fliehkräfte, die aufgrund von hoher Rotordrehzahl auf es einwirken, einen Splat (37) zwischen den Randflächen abdichtet und Schwingungen der Schaufeln (14, 16) dämpft, gekennzeichnet durch einen langgestreckten Körper mit einer Längsachse (59) und wenigstens drei Elementflächen (58), die so ausgebildet und symmetrisch um die Längsachse (59) angeordnet sind, daß ungeachtet der Ausrichtung, mit der das Element (49) zwischen den Plattformrändern (52, 54) aufgenommen wird, die Fliehkräfte eine der Elementflächen (58) in Dichtberührung gegen die erste Randfläche (51) und eine andere Elementfläche in Dichtberührung an die zweite Randfläche (54) treiben werden.

2. Einsatzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementflächen (58) insgesamt ebene Flächen (58 a, 58 b, 58 c) sind, die um die Längsachse (59) angeordnet sind, so daß das Einsatzelement (49) einen regelmäßigen polygonalen Querschnitt hat.

3. Einsatzelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt (60) ein gleichseitiges Dreieck ist.

4. Einsatzelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (63, 64) des Einsatzelements (49) abgerundet sind.

5. Einsatzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzelement (49) mit einer Nut (62) versehen ist, die sich umfangsmäßig über die Flächen (58) um die Achse (59) erstreckt.

6. Einsatzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Bohrung (64), die so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie die Masse des Einsatzelements (249) reduziert, ohne die Dichtberührung des Einsatzelements (249) mit den Randflächen (51, 54) zu beeinträchtigen.

7. Vorrichtung zum Abdichten eines Spalts (37) zwischen einander gegenüberliegenden Rändern (52, 54) von benachbarten Schaufeln (14, 16) eines Rotors eines Gasturbinentriebwerks und zum Dämpfen von Schwingungen der Schaufeln (14, 16), wobei die benachbarten Schaufeln (14, 16) eine erste Schaufel (14) mit einem ersten Plattformrand (52) und eine zweite Schaufel (16) mit einem zweiten Plattformrand (54) umfassen und wobei die erste und die zweite Schaufel (14, 16) an dem Rotor benachbart montiert und dabei der erste und der zweite Plattformrand (52, 54) über den Spalt (37) einander gegenüberliegen, gekennzeichnet durch ein Einsatzelement (49), das zwischen dem ersten und dem zweiten Plattformrand (52, 54) lose aufgenommen ist und mehrere Elementflächen (58) hat, welche so ausgebildet und um eine Elementachse (59) angeordnet sind, daß ungeachtet der Winkelausrichtung um die Achse (59), mit der das Einsatzelement (49) zwischen den Rändern (52, 54) aufgenommen ist, Fliehkräfte, die auf das Einsatzelement (49) aufgrund der Rotordrehung einwirken, eine der Elementflächen (58) in Dichtberührung an den ersten Plattformrand (52) und eine weitere der Elementflächen (58) in Dichtberührung an den zweiten Plattformrand (54) treiben.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzelement (49) ein langgestrecktes Einsatzelement ist, das eine Längsachse (59) hat, und daß die Elementflächen (58) symmetrisch um die Achse (59) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementflächen (58) insgesamt ebene Flächen (58 a, 58 b, 58 c) sind, welche um die Achse (59) angeordnet sind, so daß das Einsatzelement (49) einen regelmäßigen polygonalen Querschnitt (60) hat.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt (60) ein gleichseitiges Dreieck ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzelement (149; 249) mit einer Nut (62) versehen ist, die umfangsmäßig über die Flächen (58) um die Achse (59) verläuft.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzelement (249) mit einer Bohrung (64) versehen ist, die so ausgebildet und positioniert ist, daß sie die Masse des Elements (249) reduziert, ohne die Dichtberührung der Elementflächen (58) an den Rändern (52, 54) zu beeinträchtigen.

13. System zum Abdichten eines Spalts zwischen einander gegenüberliegenden Plattformrändern (52, 54) von benachbarten Schaufeln (14, 16) eines Rotors eines Gasturbinentriebwerks und zum Dämpfen von Schwingungen der Schaufeln (14, 16), gekennzeichnet durch:
eine erste Schaufel (14), die einen ersten Plattformrand (52) mit einer ersten insgesamt ebenen Randfläche (51) hat;
eine zweite Schaufel (16), die einen zweiten Plattformrand (54) mit einer zweiten insgesamt ebenen Randfläche (54) hat, wobei die erste und zweite Schaufel (14, 16) an dem Rotor benachbart befestigt sind und sich der erste und der zweite Plattformrand (52, 54) über den Spalt (37) einander gegenüberliegen und die erste und die zweite Randfläche (51, 54) in bezug aufeinander so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie radial nach außen zu dem Spalt (37) hin unter einem Konvergenzwinkel (a) konvergieren und die radial äußeren Begrenzungen einer langgestreckten Tasche (50) bilden, die zwischen den Plattformrändern (52, 54) gebildet ist; und
ein langgestrecktes Einsatzelement (49), das in der Tasche (50) lose aufgenommen ist und mehrere insgesamt ebene Elementflächen (58) hat, die in bezug aufeinander so ausgebildet und um eine zentrale Achse (59) angeordnet sind, daß ungeachtet der Ausrichtung, mit der das Einsatzelement (49) in der Tasche (50) aufgenommen ist, Fliehkräfte, welche auf das Einsatzelement (49) aufgrund der Rotordrehung einwirken, eine der Elementflächen (58) in Dichtberührung an die erste Randfläche (51) und eine weitere der Elementflächen (58) in Dichtberührung an die zweite Randfläche (54) treiben werden.

14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Plattformrand (51) weiter eine dritte insgesamt ebene Randfläche (52) aufweist, die radial außerhalb der zweiten Randfläche (51) angeordnet ist, zu der ersten Randfläche (54) parallel ist und dieser über den Spalt (37) gegenüberliegt.

15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich die dritte Randfläche (52) umfangsmäßig, radial abwärts und um die Seiten des zweiten Plattformrandes erstreckt und die Seiten der Tasche (50) bildet und sich wenigstens teilweise zu der Mitte des unteren Endes jeder Seite des Randes hin erstreckt, um die radial inneren Begrenzungen der Tasche (50) zu bilden.

16. Systm nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementflächen (58) alle eine ähnliche Konfiguration und Größe haben und symmetrisch um die zentrale Achse (59) angeordnet sind.

17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzelement (49) einen gleichseitigen dreieckigen Querschnitt (60) hat und daß der Konvergenzwinkel (α) 60° beträgt.

18. System nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der ersten Randfläche (54) die entsprechende Breite der dritten Randfläche (52) in den zentralen Bereichen der einander gegenüberliegenden Ränder in einem Ausmaß übersteigt, das wenigstens gleich der Hälfte der Breite der Elementflächen (58) ist.

19. System nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Schaufel (14, 16) Plattform- und Schaufelblattabschnitte (17, 18) aufweisen, die einstückig gebildet sind, wobei der Schaufelblattabschnitt (17) konvexe und konkave Seiten hat, wobei sich der erste Plattformrand auf der konvexen Schaufelblattseite (17 b) der Schaufel und der zweite Plattformrand auf der konkaven Schaufelblattseite (17 a) der Schaufel befindet und wobei die erste Randfläche (54) einen verdickten Teil (57) an dem Punkt engster Nähe zwischen der konvexen Seite des Schaufelblattes (17) und dem ersten Plattformrand aufweist.