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Gegenstand der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue Dichtung – eventuell
vorgespannt –,
die zur Abdichtung eines Arbeitsraums im Booster oder Niederdruckverdichter
eines Antriebs vom Typ Turbinenluftstrahltriebwerk bestimmt ist.
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Was
den Anwendungsbereich betrifft, so kann die Erfindung immer angewandt
werden, wenn eine Abdichtung in den Arbeitsräumen eines Turbotriebwerks,
insbesondere am Läufer
des Gebläses, benötigt wird.
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Stand der Technik
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Es
ist bekannt, dass in Turbinenluftstrahltriebwerken die Abdichtung
zwischen den einzelnen Teilen des Verdichters notwendig ist, um
Lecks zwischen den Arbeitsräumen,
in denen unterschiedliche Drücke
gehalten werden müssen,
erforderlich ist, siehe zum Beispiel Dokument EP-A-903519.
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So
ist es bei den ersten Stufen des Verdichters notwendig, die Abdichtung
zwischen dem inneren Teil der Trommel, der als Träger für die Laufschaufeln
des Primärstroms
dient, und dem Läufer, der
die Schaufeln des Gebläses
trägt,
zu gewährleisten.
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Derzeit
wird der Einbau einer Dichtung durch Verschrauben eines Metallteils
auf einen speziellen Flansch durchgeführt. Die Herstellung dieses Flanschs
beinhaltet eine bedeutend höhere
Materialmenge und damit auch zusätzliche
Kosten.
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Da
die Dichtung außerdem
auf den Flansch geschraubt wird, führt dies zu hohen Spannungen
in der Dichtung und zu hohen Montagekosten.
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Ziele der Erfindung
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lösung anzubieten,
die nicht die Nachteile gemäß dem Stand
der Technik aufweist.
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Insbesondere
soll mit der Erfindung eine Dichtung angeboten werden, deren Konstruktion
und Einbau einfacher sind und weniger Material erfordern.
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Ein
zusätzlicher
Zweck der Erfindung ist es, eine Dichtung zu liefern, die mit gängigen Werkstoffen
hergestellt werden kann.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Dichtung vorzuschlagen,
die geringeren Belastungen ausgesetzt ist.
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Wichtigste typische Elemente
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung hat daher das Ziel, eine Lösung für diese verschiedenen Probleme
zu bringen, indem eine Dichtung vorgeschlagen wird, die die Abdichtung
eines Arbeitsraums im Booster oder Niederdruckverdichter eines Antriebs
vom Typ Turbinenluftstrahltriebwerk gewährleistet, und die nicht mechanisch
mit der Einheit verbunden ist, das heißt, die keine mechanische Befestigung
beinhaltet.
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Genauer
ausgedrückt,
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Dichtung für den Druckraum
eines Niederdruckverdichters eines Antriebs vom Typ Turbinenluftstrahltriebwerk,
bestehend aus einer Dichtung, die sich zwischen einem Flansch, der mit
der Trommel verbunden ist, die die Laufschaufeln der Verdichtungsstufen
des Primärstroms
trägt,
und dem Läufer,
der die Laufschaufeln des Gebläses trägt, befindet,
wobei das Ende des Flanschs einen festen Durchmesser hat.
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Die
vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung
ohne mechanische Befestigung einerseits durch den Kontakt mit einem Steg,
der die Verlängerung
des Flanschs bildet, und andererseits durch den Kontakt mit dem
besagten Läufer
in Position gehalten wird.
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Verzugsweise
besteht die besagte Dichtung aus Metall oder Leichtmetall, vorzugsweise
Aluminium.
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Vorteilhafterweise
wird die Auflagefläche
der Dichtung durch die Elastizität
der Dichtung auf dem besagten Steg gehalten.
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Weiterhin
wird vorteilhafterweise die Abdichtung bei einer ebenen Fläche des
Stegs in Kontakt mit einer ebenen Fläche der Dichtung erreicht.
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Gemäß einer
anderen Eigenschaft der Erfindung wird die Zentrierung der Dichtung
und ihr Halt gegen die Fliehkräfte
durch den Kontakt eines Zapfens der Dichtung mit dem zylindrischen
Teil des besagten Stegs gewährleistet.
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Vorzugsweise
sind die Abmessungen der Dichtung entlang der Achse des Antriebs
größer als die
axiale Länge,
die nach der Montage Zur Verfügung
steht, d.h. dass die Dichtung mit Vorspannung eingebaut wird.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist eine Axialschnittdarstellung
eines Niederdruckverdichters und des Gebläses eines Turbinenluftstrahltriebwerks.
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2a ist eine Axialschnittdarstellung
eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Dichtung gemäß dem Stand
der Technik.
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2b ist eine Axialschnittdarstellung
eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer Dichtung gemäß dem Stand
der Technik.
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3 ist eine Axialschnittdarstellung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
einer Dichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Beschreibung von Ausführungsformen
nach dem Stand der Technik
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1 zeigt den mit dem Gebläse gekoppelten
Niederdruckverdichter (oder Booster) bei einem Antrieb vom Typ Turbinenluftstrahltriebwerk.
Der Verdichter besteht aus einer Trommel 2, die die Laufschaufelstufen
des Primärstroms
oder Läuferstufen trägt und sich
gegen einen festen Statorteil bewegt, der die Leitapparatstufen
trägt.
Da der Arbeitsraum, der durch den inneren Teil der Trommel begrenzt wird,
unter Druck steht, muss die Abdichtung durch einen Flansch 3 zwischen
der Kammer und der Umgebungsluft beim Läufer 1, der die Gebläseschaufeln trägt, gewährleistet
werden. Diese Abdichtung wird im allgemeinen durch eine rotationssymmetrische Blechdichtung
gewährleistet,
die sich gegen den Läufer 1 legt.
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Gemäß eines
ersten Ausführungsbeispiels, das
in 2a dargestellt ist,
wird die Trommel 2 auf der zum Läufer 1 hingerichteten
Seite durch einen elastischen Flansch 4 verlängert, der
die Funktion einer Feder ausübt
und sich unter der Einwirkung der Fliehkräfte, denen die Trommel ausgesetzt
ist, ausdehnt.
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Das
Ende dieses Flanschs hat einen festen Durchmesser. Die Dichtung 5 ist
auf diesen Flansch 4 geschraubt und weist einen gekrümmten Teil 6 auf, der
in Kontakt mit dem Läufer 1 ist.
Außerdem
wird durch die komplexe Form des Flanschs und der Dichtung in dieser
ersten Ausführungsform
jegliches Strahlputzen verhindert, so dass die Lebensdauer der besagten
Teile nicht erhöht
werden kann.
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Eine
andere Lösung
wurde nach dem Stand der Technik vorgeschlagen; diese entspricht
der Ausführungsform gemäß 2b. Auch hier wird die Dichtung
auf einen Flansch geschraubt, der mit der Trommel verbunden ist.
Diese aus Titan bestehende Dichtung ist. kostenintensiv und bricht
außerdem durch
die Ausdehnung der Trommel.
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Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels
der Erfindung
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Folgende
neuartige Eigenschaften liegen der vorliegenden Erfindung zugrunde:
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- – Aufliegen
der Dichtung auf der Trommel über
einen einfachen Steg
- – Fehlen
einer Verschraubung, um die Dichtung zu halten
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Bei
der neuen vorgeschlagenen Vorrichtung, wie in 3 gezeigt, wird die Dichtung 5 durch
einen Steg 9 in der Trommel in Position gehalten. Der feste Halt
dieser Auflagefläche
auf diesem Steg wird durch die Elastizität der Dichtung 5 selbst
erreicht. Die Abdichtung wird bei einer ebenen Fläche des
Stegs 9 in axialem Kontakt mit einer ebenen Fläche der
Dichtung (3, Bezugszeichen 7)
erreicht. Die Zentrierung der Dichtung und ihr Halt gegen die Fliehkräfte wird
durch den radialen Kontakt eines Zapfens mit dem zylindrischen Teil
des Stegs (3, Bezugszeichen 8)
gewährleistet.
Und schließlich
besteht ein axialer Kontakt der Dichtung 5 zwischen dem
Läufer des
Gebläses 1 und
dem gekrümmten
Endstück 6 der
Dichtung 5.
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Die
Größe der Dichtung 5 kann
größer sein als
der verfügbare
Aufnahmebereich nach der Montage. Folglich wird die Dichtung bei
der Montage komprimiert (ΔP ∼ 1,5 bar),
wodurch die Verwendung von Schrauben und Bolzen und daher Faktoren
zur Spannungserhöhung
vermieden werden. Jedoch haben die vorhergehenden Versuche gezeigt,
dass dieser Kontakt mit Vorspannung beim zylindrischen Teil des
Stegs nicht notwendig ist. Die beispielsweise aus Aluminium hergestellte
Dichtung dehnt sich unter dem Einfluss der Fliehkräfte tatsächlich schneller
aus als die Trommel, so dass eine leichte Dehnpassung auftritt.
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Vorzugsweise
wird die Dichtung gemäß der Erfindung
aus einem kostengünstigen
und leicht formbaren Material hergestellt. Somit besitzt sie den Vorteil,
aus Aluminium hergestellt werden zu können, während man zuvor Stahl oder
Titan (Teil CFl) verwendete. Ihr Elastizitätsmodul ist schwach. Durch den
Antrieb des Gebläseläufers dehnt
sie sich mindestens so schnell aus wie die Trommel. Es gibt keine
Zentrierungs- oder Abdichtungsverluste; dadurch wird das Teil darin
gehindert, sich zu verschieben und schnell zerstört zu werden.
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Zusammenfassend
unterscheidet sich diese Lösung
von den vorhandenen Lösungen
durchs
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- – geringere
Belastungen der Dichtung
- – eine
einfachere Montage
- – eine
vereinfachte Konstruktion der Trommel durch einen kleineren Flansch
mit geringerem Materialbedarf
- – eine
einfachere, mit gängigen
Werkstoffen herstellbare Dichtung