DE60102217T2 - Dichtende Verbindungsplatte - Google Patents

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DE60102217T2
DE60102217T2 DE2001602217 DE60102217T DE60102217T2 DE 60102217 T2 DE60102217 T2 DE 60102217T2 DE 2001602217 DE2001602217 DE 2001602217 DE 60102217 T DE60102217 T DE 60102217T DE 60102217 T2 DE60102217 T2 DE 60102217T2
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Germany
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seal
flange
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web
drum
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Application number
DE2001602217
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English (en)
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DE60102217D1 (de
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Andre Lucien Jacques Marc Lhoest
Maja Bruhann
Sebastian Ryhon
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Safran Aero Boosters SA
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Techspace Aero SA
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/005Sealing means between non relatively rotating elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • F04D29/083Sealings especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0887Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing the sealing effect being obtained by elastic deformation of the packing

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)

Description

  • Gegenstand der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • Stand der Technik
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Da die Dichtung außerdem auf den Flansch geschraubt wird, führt dies zu hohen Spannungen in der Dichtung und zu hohen Montagekosten.
  • Ziele der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lösung anzubieten, die nicht die Nachteile gemäß dem Stand der Technik aufweist.
  • Insbesondere soll mit der Erfindung eine Dichtung angeboten werden, deren Konstruktion und Einbau einfacher sind und weniger Material erfordern.
  • Ein zusätzlicher Zweck der Erfindung ist es, eine Dichtung zu liefern, die mit gängigen Werkstoffen hergestellt werden kann.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Dichtung vorzuschlagen, die geringeren Belastungen ausgesetzt ist.
  • Wichtigste typische Elemente der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Verzugsweise besteht die besagte Dichtung aus Metall oder Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium.
  • Vorteilhafterweise wird die Auflagefläche der Dichtung durch die Elastizität der Dichtung auf dem besagten Steg gehalten.
  • Weiterhin wird vorteilhafterweise die Abdichtung bei einer ebenen Fläche des Stegs in Kontakt mit einer ebenen Fläche der Dichtung erreicht.
  • 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.
  • 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.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Axialschnittdarstellung eines Niederdruckverdichters und des Gebläses eines Turbinenluftstrahltriebwerks.
  • 2a ist eine Axialschnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Dichtung gemäß dem Stand der Technik.
  • 2b ist eine Axialschnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Dichtung gemäß dem Stand der Technik.
  • 3 ist eine Axialschnittdarstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung von Ausführungsformen nach dem Stand der Technik
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
  • Folgende neuartige Eigenschaften liegen der vorliegenden Erfindung zugrunde:
    • – Aufliegen der Dichtung auf der Trommel über einen einfachen Steg
    • – Fehlen einer Verschraubung, um die Dichtung zu halten
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Zusammenfassend unterscheidet sich diese Lösung von den vorhandenen Lösungen durchs
    • – 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

Claims (6)

  1. Dichtung für einen Druckraum des Niederdruckverdichters eines Antriebs vom Typ Turbinenluftstrahltriebwerk, bestehend aus einer Dichtung (5), die sich zwischen einem Flansch (4), der mit der Trommel (2) verbunden ist, die die Laufschaufeln der Verdichtungsstufen des Primärstroms trägt, und dem Läufer (1), der die Laufschaufeln des Gebläses trägt, befindet, wobei das Ende des Flanschs (4) einen festen Durchmesser hat, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Dichtung (5) ohne mechanische Befestigung einerseits durch den Kontakt mit einem Steg (9), der die Verlängerung des Flanschs (4) bildet, und andererseits durch den Kontakt mit dem besagten Läufer (1) in Position gehalten wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche der Dichtung (5) durch die Elastizität der Dichtung (5) auf dem besagten Steg (9) gehalten wird.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung bei einer ebenen Fläche des Stegs (9) in Kontakt mit einer ebenen Fläche der Dichtung (7) erreicht wird.
  4. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierung der Dichtung (5) und ihr Halt gegen die Fliehkräfte durch den Kontakt eines Zapfens der Dichtung (5) mit dem zylindrischen Teil des besagten Stegs (8) gewährleistet wird.
  5. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Dichtung (5) entlang der Achse des Antriebs größer sind als die axiale Länge, die nach der Montage Zur Verfügung steht, d.h. dass die Dichtung (5) mit Vorspannung eingebaut wird.
  6. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Dichtung (5) aus Metall oder Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium besteht.
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DE60102217D1 DE60102217D1 (de) 2004-04-08
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