DE60203574T2

DE60203574T2 - Haltevorrichtung für Dichtstreifen

Info

Publication number: DE60203574T2
Application number: DE60203574T
Authority: DE
Inventors: Serge-Louis Antunes; Marc Marchi; Pierre Patrick Gazeau; Jean-Marc Patrice Rosset
Original assignee: SNECMA Moteurs SA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2022-09-19
Also published as: DE60203574D1; UA79094C2; FR2829796A1; EP1296023A1; RU2296865C2; US7037071B2; CN1556893A; CN1314882C; FR2829796B1; RU2004108041A; JP4051031B2; CA2461149C; MA26215A1; ES2236465T3; CA2461149A1; WO2003025350A1; JP2005503509A; US20040239050A1; EP1296023B1

Description

Diese Erfindung betrifft das Problem der Dichtigkeit bei Turbotriebwerken zwischen einer aerodynamischen Strömungsbahn, in der die heißen Gase strömen, und einem Kühlungsluftzufuhrraum eines Leitschaufelapparats beispielsweise.
Insbesondere betrifft sie eine Haltevorrichtung für Dichtstreifen an einem Leitschaufelapparat, der axial zwischen zwei Aufbauelementen angeordnet ist, wobei dieser Leitschaufelapparat aus mehreren Sektoren mit Leitschaufeln besteht, die sich zwischen inneren und äußeren Plattform-Elementen erstrecken, wobei zumindest eines dieser Plattform-Elemente einen Dichtstreifen aufweist, der radial in einem Zwischenraum angeordnet ist, welcher dieses Plattform-Element von einem angrenzenden Aufbauelement trennt, um die Flüssigkeitsdichtigkeit zwischen diesen Elementen zu gewährleisten, wobei die entsprechenden Streifen zweier aneinandergrenzender Sektoren aneinander stoßen und ihre Verbindung von einer Stoßlasche überdeckt wird, die zwischen diesen aneinander stoßenden Streifen und einem Halteorgan für diese Streifen in Dichtposition angeordnet ist.
Die Dichtstreifen-Vorrichtungen werden allgemein verwendet, um die Flüssigkeitsdichtigkeit zwischen den innerhalb und außerhalb der Brennkammer befindlichen ringförmigen Räumen, in denen die Kühlungsluft für die Leitschaufelapparate und die Rotorschaufeln zirkuliert, und dem von der Brennkammer abgegebenen Strom heißer Gase zu gewährleisten.
Diese Streifen sind in ringförmigen Zwischenräumen angeordnet, die Plattform-Elemente von einem Aufbauelement trennen und in der Dichtstellung an Mantellinien dieser Elemente in Anlage kommen.
Diese Streifen sind den Drücken ausgesetzt, die an ihren beiden Seiten herrschen. Im Allgemeinen ist der Druck der Kühlungsgase höher als der Druck der heißen Gase, und die Streifen sind dergestalt angeordnet, dass der Druckunterschied sich günstig auf die gewünschte Dichtigkeit auswirkt. Da jedoch die Turbotriebwerke in der Luftfahrt extrem schwankenden Betriebsbedingungen ausgesetzt sind, können zahlreiche Probleme auftreten, die insbesondere auf die Dehnungen, die Vibrationen und die geringen Druckunterschiede in bestimmten Flugphasen zurückzuführen sind.
Deshalb weisen die Dichtungsvorrichtungen Mittel zur Belastung auf, die die Dichtstreifen ständig in die Dichtstellung drücken.
So ist in FR 2 649 463 eine Dichtstreifen-Dichtung beschrieben, bei der die Dichtstreifen an axialen Stiften gleitend angebracht sind und durch Federn belastet werden, von denen ein Teil an dem Zapfen angebracht ist.
In FR 2 786 222 sind Haltewinkel für die Dichtstreifen beschrieben, die mit einem Ende an dem Dichtstreifen in Anlage sind, und deren zweites Ende schäkelförmig gebogen ist und sich in Eingriff in einer Rille eines der Aufbauelemente befindet, um die axiale Positionierung zu gewährleisten. Die Streifen und die Haltewinkel weisen umgebogene Zungen auf, damit die Winkel außerdem die axiale Positionierung der Dichtstreifen gewährleisten. In dieser Schrift ist ein Haltewinkel vorgesehen, der von zwei aneinandergrenzenden Leitschaufelapparat-Sektoren gehalten wird, um auf eine Stoßlasche zu drücken.
Bei diesen beiden Ausführungsformen wirken die Federelemente auf den Streifen ein, der von dem Sektor gehalten wird, an dem die Feder oder der Haltewinkel angebracht ist.
Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie von einer Zunge gebildet wird, die an jedem Sektor sitzt und sich um die Außenumfangslinie dieses Sektors herum erstreckt, wobei sich das freie Ende dieser Zunge in einem außerhalb dieses Sektors befindlichen Winkelbereich in Anlage an der Stoßlasche befindet.
Vorzugsweise wird die Zunge an dem Sektor durch zwei winkelverschobene Verbindungen festgehalten. Die eine dieser Verbindungen ist vorteilhafterweise eine außen umlaufende Gleitverbindung.
Durch diese Anordnung können die Winkelverschiebungen der Zunge eingeschränkt und die Position des Anlagepunkts bestimmt werden.
Die Verbindungen werden vorzugsweise durch axiale Nieten gewährleistet, deren Schäfte durch Öffnungen verlaufen, die in der Zunge vorgesehen sind. Die Dichtstreifen sind ebenfalls an den Nietschäften gleitend angebracht.
Die Gleitverbindung ist vorzugsweise an dem entgegengesetzten Ende zu dem freiem Ende der Zunge angeordnet und ist axial fest. Die andere Verbindung der Zunge hingegen wird durch ein Schäkelsystem gewährleistet, das diese Zunge ständig zu dem Dichtstreifen hin belastet.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, die als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, wobei
1 eine Schnittansicht eines Teils des Turbotriebwerks zeigt, die ein Beispiel für eine Umgebung darstellt, in der die erfindungsgemäße Dichtvorrichtung verwendet werden kann,
2 eine radiale Draufsicht der Haltevorrichtung für die Dichtstreifen von zwei aneinandergrenzenden Sektoren eines Leitschaufelapparats zeigt,
3 eine abgewickelte axiale Ansicht der Haltevorrichtung von 2 zeigt,
4 eine Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Haltezunge zeigt,
5 die Befestigungsvorrichtung mit Niet und Schäkel für die Zunge von 4 zeigt, und
6 eine axiale Ansicht einer Stoßlasche zeigt.
Das Turbotriebwerk 1, das in 1 dargestellt ist, weist eine Brennkammer 2 und eine Hochdruckturbine 3 mit einer oder mehreren Stufen auf. Jede Stufe der Turbine weist eine Reihe von Leitschaufeln 4 und eine Reihe Rotorschaufeln 5 auf, die in bekannter Weise abwechselnd angeordnet sind. Die Hochdruckturbine wird von einem Aufbau gehalten, der radial außen ein Außengehäuse 6 für die Brennkammer, einen Turbinenaußenring 7 und ein Turbinengehäuse 8, die durch Schrauben miteinander verbunden sind, umfasst. Radial innen weist die Turbine 3 ein Innengehäuse 9 auf, das mit einem Innengehäuse 10 der Brennkammer verbunden ist. Die Brennkammer 2 ist ringförmig und wird von einem Außenmantel 11 und einem Innenmantel 12 umgrenzt. In herkömmlicher Weise zirkuliert Hochdruck-Kühlungslift um die ringförmige Brennkammer 2 herum in dem ringförmigen Außenraum 13, der von dem Außengehäuse 6 und dem Außenmantel 11 der Brennkammer 2 umgrenzt wird, und in dem ringförmigen Innenraum 14, der von dem Innengehäuse 10 und dem Innenmantel 12 der Brennkammer 2 umgrenzt wird. Die Kühlungsluft strömt nach hinten durch Öffnungen 15 in der Wand 16, die die hinteren Enden des Außengehäuses 6 und des Außenmantels 11 der Brennkammer 2 miteinander verbindet, um die Leitschaufeln 4 zu kühlen, und durch Öffnungen 17 in der Wand 18, die die hinteren Enden des Innengehäuses 10 und des Innenmantels 12 der Brennkammer 2 miteinander verbindet, um die innen liegenden Plattformen 19 der Leitschaufeln 4 zu kühlen.
In bekannter Weise ist die Reihe Leitschaufeln 4 in Form von einstückigen Sektoren S ausgeführt, die jeweils mehrere Leitschaufeln 4 aufweisen, die ein außen liegendes Plattformelement 20 und ein innen liegendes Plattformelement 19 miteinander verbinden. Es muss jegliches Luftleck zwischen den Plattformelementen 19, 20 der Sektoren S und den angrenzenden Elementen des Aufbaus vermieden werden.
So wird eine erste Dichtung in den Zwischenraum 21 zwischen dem vorderen Ende 22 der äußeren Plattformelemente 20 und der Wand 16, in den Zwischenraum 23 zwischen dem hinteren Ende 24 der äußeren Plattformelemente 20 und dem Außenring 7 der Turbine und in den Zwischenraum 25 zwischen dem vorderen Ende 26 der inneren Plattform 19 und der Wand 18 angeordnet.
Jede dieser Dichtungen besteht aus einer Vielzahl von gebogenen und aneinanderstoßenden Dichtstreifen 30, die jeweils von einem Leitschaufelapparat-Sektor S gehalten werden und sich in Anlage an einem Absatz 40 befinden, der in dem Sektor S an dem vorderen Ende 22 und hinteren Ende 24 des äußeren Plattformelements 20 sowie am vorderen Ende 26 des inneren Plattformelements 19 gebildet ist. Diese Dichtstreifen 30 erstrecken sich radial nach außen, was die Dichtstreifen betrifft, die die Zwischenräume 21 und 23 verschließen, und nach innen, was die Dichtstreifen 30 betrifft, die dazu gedacht sind, den Zwischenraum 25 zu verschließen, und sie befinden sich mit einer Mantellinie in Anlage an dem angrenzenden Element des Aufbaus.
Zwei aneinanderstoßende Dichtstreifen 30a, 30b derselben Dichtung liegen in der Ebene P1 aneinander, die zwei aufeinander folgende Sektoren S1 und S2 voneinander trennt. Wie in 2 zu sehen ist, ist die Verbindungslinie dieser beiden Dichtstreifen 30a und 30b durch eine Stoßlasche 31 überdeckt, die zwischen den aneinanderstoßenden Enden dieser Dichtstreifen und einem Organ 32 angeordnet ist, welches die Dichtung in Dichtstellung drückt.
Das Halteorgan 32 ist das abgerundete, freie Ende einer Haltezunge 33, die an einem der Sektoren, beispielsweise S1, mittels zweier Nieten 40a, 40b festgehalten wird, welche an Erhebungen 41a, 41b eines Plattformelements 19 bzw. 20 befestigt sind. Die Schäfte dieser Nieten verlaufen durch Öffnungen, die hintereinander in der Haltezunge 33, in dem Dichtstreifen 30a und in den Stoßlaschen 31a und 31b ausgeführt sind. Das von dem freien Ende 32 abgewandte Ende 34 der Zunge 33 ist U-förmig umgebogen und weist zylindrische Öffnungen 50a, 50b auf, um an der Außenumfangslinie eine feste Verbindung zu gewährleisten, und daher ist dieses Ende 34 axial arretiert. Die Verbindung zwischen dem Niet 40b und der Zunge 33 ist durch eine Schäkelvorrichtung 43 gewährleistet, die den mittleren Abschnitt der Zunge 33 zu dem Dichtstreifen 30a hin belastet, wobei diese Verbindung an der Außenumfangslinie frei ist. Wie in 3 dargestellt, erstreckt sich die Zunge 33 auf der Außenumfangslinie des Plattformelements des Sektors S1, doch das freie Ende 32, das an der Stoßlasche 31a anliegt, befindet sich außerhalb des Sektors S1, und zwar in dem in den 2 und 3 dargestellten Beispiel in dem Winkelbereich des Sektors S2. In 3 ist zu sehen, dass die Stoßlasche 31 an ihren Enden voneinander abgewandte Rasten 35 aufweist, durch die Schäfte aufeinander folgender Nieten verlaufen, die an zwei aneinandergrenzenden Sektoren S1 und S2 sitzen.
4 zeigt perspektivisch Haltezunge 33. Die Schenkel ihres Endes 34 weisen aufeinander ausgerichtete zylindrische Öffnungen 50a und 50b auf, durch die der Schaft des Niets 40a verläuft. In dieser Figur ist auch die Längsöffnung 51 zu sehen, durch die der Schaft des Niets 40b verläuft, um eine außen umlaufende Gleitverbindung zu gewährleisten.
5 zeigt den Niet 40b und den Schäkel 43, der rittlings auf der Erhebung 41b sitzt, wobei der Teil 52 des Schäkels 43 sich in Anlage an dem mittleren Teil der Haltezunge 33 befindet, der die Öffnung 51 umgibt.
6 zeigt eine Stoßlasche 31, die dazu bestimmt ist, die aneinanderstoßenden Enden zweier benachbarter Dichtstreifen 30a und 30b zu überdecken. Die Enden dieser Stoßlasche 31 weisen voneinander abgewandte Rasten 35 auf, durch die die Schäfte aufeinander folgender Nieten verlaufen, die an zwei aneinandergrenzenden Sektoren S1 und S2 sitzen.

Claims

Turbotriebwerk mit einem Leitschaufelapparat, der axial zwischen zwei Aufbauelementen angeordnet ist, wobei dieser Leitschaufelapparat aus mehreren Sektoren mit Leitschaufeln besteht, die sich zwischen inneren und äußeren Plattform-Elementen erstrecken, wobei zumindest eines dieser Plattform-Elemente einen Dichtstreifen (30) aufweist, der radial in einem Zwischenraum angeordnet ist, welcher dieses Plattform-Element von einem angrenzenden Aufbauelement trennt, um die Flüssigkeitsdichtigkeit zwischen diesen Elementen zu gewährleisten, wobei die entsprechenden Streifen zweier aneinandergrenzender Sektoren aneinander stoßen und ihre Verbindung von einer Stoßlasche (31) überdeckt wird, die zwischen diesen aneinander stoßenden Streifen und einem Halteorgan für diese Streifen in Dichtposition angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteorgan von einer Zunge (33) gebildet wird, die an einem Sektor (S1) sitzt und sich um die Außenumfangslinie dieses Sektors herum erstreckt, wobei sich das freie Ende (32) dieser Zunge (33) in einem außerhalb dieses Sektors (S1) befindlichen Winkelbereich in Anlage an der Stoßlasche (31) befindet.
Turbotriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunge (33) an dem Sektor (S1) durch zwei winkelverschobene Verbindungen festgehalten wird.
Turbotriebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine dieser Verbindungen eine außen umlaufende Gleitverbindung ist.
Turbotriebwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen durch axiale Nieten (40a, 40b) gewährleistet werden, die durch Öffnungen verlaufen, die in der Zunge (33) vorgesehen sind.
Turbotriebwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitverbindung durch ein Schäkelsystem (43) gewährleistet wird, das die Zunge (33) ständig zu dem Dichtstreifen (30) hin belastet.
Turbotriebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Verbindung der Zunge (33) an dem entgegengesetzten Ende (34) zu dem freiem Ende (32) der Zunge (33) angeordnet ist und axial fest ist.
Turbotriebwerk nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßlasche (31) an ihren Enden voneinander abgewandte Rasten (35) aufweist, und dass durch diese Rasten Schäfte von nebeneinander liegenden Nieten (40a, 40b) zweier aneinandergrenzender Sektoren (S1, S2) verlaufen.