DE69418034T2

DE69418034T2 - Schaufelspitzendichtungsring für eine Gasturbine

Info

Publication number: DE69418034T2
Application number: DE69418034T
Authority: DE
Inventors: Thomas A. Auxier; George W. Kelch; Gregory J. Mack; Robert V. Sloop
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1999-11-18
Anticipated expiration: 2014-07-30
Also published as: EP0694677A1; EP0694677B1; DE69418034D1

Description

Die Erfindung betrifft Gasturbinenmaschinen des Typs mit einem ringförmigen Strömungsweg für Arbeitsfluid. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Dichtung, die aus einigen Dichtungssegmenten gebildet ist, die sich umfangsmäßig um die Längsachse der Maschine erstrecken und das Arbeitsfluid auf dem Strömungsweg begrenzen.
Eine Axialströmungsgasturbinenmaschine hat einen Verdichterabschnitt, einen Brennkammerabschnitt und einen Turbinenabschnitt. Ein ringförmiger Strömungsweg für das Arbeitsfluid erstreckt sich axial durch die Abschnitte hindurch. Eine Statoranordnung erstreckt sich um den ringförmigen Strömungsweg zum Begrenzen des Arbeitsfluid auf den Strömungsweg und zum Lenken des Fluids entlang des Strömungswegs.
Beim Strömen des Arbeitsfluids entlang des Strömungswegs wird das Arbeitsfluid in dem Verdichterabschnitt komprimiert und mit Brennstoff in dem Brennkammerabschnitt verbrannt, um dem Arbeitsfluid Energie zuzuführen. Man läßt das heiße verdichtete Arbeitsfluid sich durch den Turbinenabschnitt entspannen, um Arbeit zu erzeugen. Ein größerer Teil dieser Arbeit wird zum Antreiben einer freien Turbine oder zum Entwickeln von Schub für ein Flugzeug verwendet.
Ein Restteil der von dem Turbinenabschnitt erzeugten Arbeit wird nicht zu diesen Zwecken verwendet. Stattdessen wird er verwendet, um das Arbeitsfluid selbst zu verdichten. Eine Rotoranordnung erstreckt sich zwischen dem Turbinenabschnitt und dem Verdichterabschnitt, um diese Arbeit von dem Turbinenabschnitt auf den Verdichterabschnitt zu übertragen. Die Rotoranordnung in dem Turbinenabschnitt hat Rotorlaufschaufeln, die sich über den Strömungsweg des Arbeitsmediums nach außen erstrecken. Die Rotorlaufschaufeln haben Strömungsprofile, die relativ zu der ankommenden Strömung mit einem Winkel angeordnet sind, um von dem Arbeitsfluid Arbeit aufzunehmen und die Rotoranordnung um die Rotationsachse anzutreiben.
Eine äußere Luftdichtung umgibt die Rotorlaufschaufeln, um das Arbeitsfluid auf den Strömungsweg zu begrenzen. Die äußere Luftdichtung ist Teil der Statorstruktur und aus einer Mehrzahl gekrümmter Segmente gebildet. Die Statoranordnung weist ferner ein äußeres Gehäuse und eine Struktur zum Abstützen der Segmente der äußeren Luftdichtung von dem äußeren Gehäuse auf. Das äußere Gehäuse und die Abstützstruktur positionieren die Dichtungssegmente in enger Nähe zu den Laufschaufeln, um die Leckage von Arbeitsfluid an den Spitzen der Laufschaufeln vorbei zu blockieren. Als eine Folge befinden sich die Segmente in einem äußerst engegen Kontakt mit dem heißen Arbeitsfluid, erhalten Wärme von dem Arbeitsfluid und werden gekühlt, um die Temperatur der Segmente innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten.
Die Verwendung der Kühlluft erhöht die Nutzungslebensdauer der äußeren Luftdichtung im Vergleich mit ungekühlten äußeren Luftdichtungen. Aber die Verwendung der Kühlluft verringert die Betriebseffizienz der Maschine, weil ein Teil dieser nützlichen Arbeit der Maschine verwendet wird, um in dem Verdichter die Kühlluft zu komprimieren. Eine Verringerung bei der Menge der Kühlluft, die erforderlich ist, um eine zufriedenstellende Nutzungslebensdauer der Komponenten, beispielsweise der äußeren Luftdichtung, zu schaffen, erhöht die Menge an Kühlluft, die zu anderen Zwecken zur Verfügung stünde, beispielsweise um Schub zu leisten oder eine freie Turbine anzutreiben, und erhöht die Gesamteffizienz der Maschine.
Folglich wird eine äußere Luftdichtung benötigt, die das Erfordernis nach Kühlluft minimiert, während sie die Kühlung liefert, die erforderlich ist, um die Nutzungslebensdauer der äußeren Luftdichtung zu verlängern.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine äußere Luftdichtung bereitzustellen, welche das Erfordernis für Kühlluft minimiert und dabei die erforderliche Kühlung schafft, um die Nutzlebensdauer der äußeren Luftdichtung zu verlängern.
US-A-4280792 beschreibt einen stationären luftgekühlten Kranz oder Zylinder, der einen Teil einer Turbinenanordnung bildet und einen inneren Ring aufweist mit einer Matrix aus darin gebildeten Nuten, und einem äußeren Haltering, der die Matrix bedeckt, um so ein Labyrinth aus Passagen für das Strömen von Kühlluft dort hindurch zu bilden.
WO-A-9527126, das Stand der Technik nur nach Art. 54(3) EPC ist, beschreibt eine Dichtung in einer Axialströmungsgasturbinenmaschine mit einer durch diese hindurch definierten Rotationsachse, und einem ringförmigen Strömungsweg, der zu der Achse konzentrisch ist, für das Strömen von Arbeitsfluid durch mindestens eine Turbinenstufe der Maschine, wobei eine Turbinenstufe eine Mehrzahl von Turbinenlaufschaufeln aufweist, die sich radial von der Achse nach außen erstreckten und wobei der Strömungsweg von einer statischen Struktur begrenzt ist, wobei die Dichtung an der statischen Struktur radial außerhalb der einen Turbinenstufe befestigt ist, wobei die Dichtung von dem Arbeitsfluid Wärme absorbiert und aufweist:
eine Mehrzahl gekrümmter Dichtungssegmente, die sich umfangsmäßig um den Strömungsweg erstrecken, wobei jedes Segment radial nach außen von den Turbinenlaufschaufeln beabstandet ist und umfangsmäßig von jedem benachbarten Segment einen Zwischensegmentspalt dazwischen definierend beabstandet ist, wobei jedes Segment aufweist eine Dichtungsfläche, die zu dem Arbeitsmediumströmungsweg gerichtet ist,
eine erste Fläche, die der Dichtungsfläche benachbart ist und sich axial entlang des Segments erstreckt,
eine zweite Fläche, die der Dichtungsfläche benachbart ist und sich axial entlang des Segments erstreckt,
eine Kühlmittelzuführfläche, die der Dichtungsfläche entgegengesetzt ist und sich zwischen der ersten und der zweiten Fläche erstreckt, wobei die Kühlmittelzuführfläche eine Mehrzahl erster Kühlöffnungen sich dadurch benachbart der zweiten Fläche erstreckend und eine Mehrzahl zweiter Kühlöffnungen sich dadurch benachbart der ersten Fläche erstreckend aufweist,
eine Mehrzahl erster Kühlpassagen, die sich von der ersten Fläche in Richtung zu der zweiten Fläche erstrecken und zwischen der Dichtungsfläche und der Kühlmittelzuführfläche angeordnet sind, wobei jede der ersten Kühlpassagen die erste Fläche schneidet und kurz vor der zweiten Fläche endet und wobei jede der ersten Kühlpassagen mit einer Zufuhr von Kühlluft in der statischen Struktur durch eine der ersten Kühlöffnungen kommuniziert,
eine Mehrzahl von zweiten Kühlpassagen, die sich von der zweiten Fläche in Richtung zu der ersten Fläche erstrecken und zwischen der Dichtungsfläche und der Kühlmittelzufuhr angeordnet sind, wobei jede der zweiten Kühlpassagen die zweite Fläche schneidet und kurz vor der ersten Fläche endet und wobei jede der zweiten Kühlpassagen mit der Zufuhr von Kühlluft durch eine der zweiten Kühlöffnungen kommuniziert, wobei jede der Kühlpassagen von einem der Segmente von benachbarten Kühlpassagen des Segments durch eine Wand dazwischen getrennt ist,
wobei Kühlluft von der Zufuhr durch die erste Passage in eine erste Richtung strömt und die ersten Kühlpassagen in einen der Zwischensegmentspalte an der ersten Fläche verläßt und Kühlluft von der Zufuhr durch die zweiten Passagen in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung strömt und die zweiten Kühlpassagen an der zweiten Fläche in einen anderen der Zwischensegmentspalte verläßt.
WO-A-9527126 beschreibt ferner ein Dichtungssegment zur Verwendung in einer Mehrsegment-Dichtung einer Gasturbinenmaschine, wobei das Segment aufweist:
eine Dichtungsfläche;
eine erste und eine zweite Fläche, die an entgegengesetzten Enden der Dichtungsfläche angeordnet sind;
Sätze erster und zweiter Kühlpassagen, die sich durch das Segment erstrecken, wobei benachbarte Passagen von einer Wand getrennt sind, wobei erste Kühlpassagen sich zu der ersten Fläche öffnen und sich von dort in Richtung auf die zweite Fläche erstrecken, aber kurz vorher enden, wobei zweite Passagen sich zu der zweiten Fläche öffnen und sich von dort in Richtung auf die erste Fläche erstrecken, aber kurz vorher enden,
ein Satz erster Kühlöffnungen, die sich in die ersten Kühlpassagen an einem der zweiten Fläche benachbarten Ort von einer Seite entgegegesetzt zu der Dichtungsfläche erstrecken; und
ein Satz zweiter Kühlöffnungen, die sich in die zweiten Kühlpassagen der ersten Fläche benachbart von dieser Seite erstrecken.
Gemäß einem ersten Aspekt schafft die Erfindung eine ringförmige Dichtung in einer Axialströmungsgasturbinenmaschine mit einer dahindurch definierten Rotationsachse und einem ringförmigen Strömungsweg, der zu der Achse konzentrisch ist, für das Strömen von Arbeitsfluid durch mindestens eine Turbinenstufe der Maschine, wobei eine Turbinenstufe eine Mehrzahl von Turbinenlaufschaufeln aufweist, die sich radial von der Achse nach außen erstrecken, und wobei der Strömungsweg von einer statischen Struktur begrenzt ist, wobei die Dichtung an der statischen Struktur radial außerhalb der einen Turbinenstufe befestigt ist, wobei die Dichtung von dem Arbeitsfluid Wärme absorbiert und aufweist:
eine Mehrzahl gekrümmter Dichtungssegmente, die sich umfangsmäßig um den Strömungsweg erstrecken, wobei jedes Segment radial nach außen von den Turbinenlaufschaufeln beabstandet ist und umfangsmäßig von jedem benachbarten Segment einen Zwischensegmentspalt dazwischen definierend beabstandet ist, wobei jedes Segment aufweist eine Dichtungsfläche, die zu dem Arbeitsmediumströmungsweg gerichtet ist,
eine erste Fläche, die der Dichtungsfläche benachbart ist und sich axial entlang des Segments erstreckt,
eine zweite Fläche, die der Dichtungsfläche benachbart ist und sich axial entlang des Segments erstreckt,
eine Kühlmittelzuführfläche, die der Dichtungsfläche entgegengesetzt ist und sich zwischen der ersten und der zweiten Fläche erstreckt, wobei die Kühlmittelzuführfläche eine Mehrzahl erster Kühlöffnungen sich dadurch benachbart der zweiten Fläche erstreckend und eine Mehrzahl zweiter Kühlöffnungen sich dadurch benachbart der ersten Fläche erstreckend aufweist,
eine Mehrzahl erster Kühlpassagen, die sich von der ersten Fläche in Richtung zu der zweiten Fläche erstrecken und zwischen der Dichtungsfläche und der Kühlmittelzuführfläche angeordnet sind, wobei jede der ersten Kühlpassagen die erste Fläche schneidet und kurz vor der zweiten Fläche endet und wobei jede der ersten Kühlpassagen mit einer Zufuhr von Kühlluft in der statischen Struktur durch eine der ersten Kühlöffnungen kommuniziert,
eine Mehrzahl von zweiten Kühlpassagen, die sich von der zweiten Fläche in Richtung zu der ersten Fläche erstrecken und zwischen der Dichtungsfläche und der Kühlmittelzufuhrfläche angeordnet sind, wobei jede der zweiten Kühlpassagen die zweite Fläche schneidet und kurz vor der ersten Fläche endet und wobei jede der zweiten Kühlpassagen mit der Zufuhr von Kühlluft durch eine der zweiten Kühlöffnungen kommuniziert, wobei jede der Kühlpassagen von einem der Segmente von benachbarten Kühlpassagen des Segments durch eine Wand dazwischen getrennt ist,
wobei Kühlluft von der Zufuhr durch die ersten Passagen in eine erste Richtung strömt und die ersten Kühlpassagen in einen der Zwischensegmentspalte an der ersten Fläche verläßt und Kühlluft von der Zufuhr durch die zweiten Passagen in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung strömt und die zweiten Kühlpassagen an der zweiten Fläche in einen anderen der Zwischensegmentspalte verläßt, und wobei jede der ersten Kühlpassagen mindestens eine Nachführöffnung aufweist, die zwischen der ersten Kühlöffnung und der ersten Fläche positioniert ist, wobei jede der zweiten Kühlpassagen mindestens eine Nachführöffnung aufweist, die zwischen der zweiten Kühlöffnung und der zweiten Fläche positioniert ist, und jede der Passagen mit der Zufuhr von Kühlluft durch die Nachführöffnung(en) darin kommuniziert.
Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die Erfindung ein gekrümmtes Dichtungssegment zur Verwendung in einer Mehrsegment-Dichtung einer Gasturbinenmaschine, wobei das Segment aufweist:
eine Dichtungsfläche;
eine erste und eine zweite Fläche, die an entgegengesetzten Enden der Dichtungsfläche angeordnet sind;
Sätze erster und zweiter Kühlpassagen, die sich durch das Segment erstrecken, wobei benachbarte Passagen von einer Wand getrennt sind, wobei erste Kühlpassagen sich zu der ersten Fläche öffnen und sich von dort in Richtung auf die zweite Fläche erstrecken, aber kurz vorher enden, wobei zweite Passagen sich zu der zweiten Fläche öffnen und sich von dort in Richtung auf die erste Fläche erstrecken, aber kurz vorher enden,
ein Satz erster Kühlöffnungen, die sich in die ersten Kühlpassagen an einem der zweiten Fläche benachbarten Ort von einer Seite entgegegesetzt zu der Dichtungsfläche erstrecken; und
ein Satz zweiter Kühlöffnungen, die sich in die zweiten Kühlpassagen der ersten Fläche benachbart von dieser Seite erstrecken, wobei jede der ersten Kühlpassagen mindestens eine Nachführöffnung aufweist, die zwischen der ersten Kühlöffnung und der ersten Fläche positioniert ist, und wobei jede der zweiten Kühlpassagen mindestens eine Nachführöffnung aufweist, die zwischen der zweiten Kühlöffnung und der zweiten Fläche positioniert ist, und jede der Passagen mit der Fläche durch die Nachführöffnung(en) darin kommuniziert.
Gemäß einem dritten Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Dichtungssegments für eine Axialströmungsgasturbinenmaschine, wobei das Verfahren aufweist:
Bereitstellen einer Schale mit einem Formbereich einer Dichtungsfläche,
einem Formbereich einer ersten Fläche, der dem Formbereich der Dichtungsfläche benachbart ist und sich entlang der Schale erstreckt, einem Formbereich einer zweiten Fläche, der dem Formbereich der Dichtungsfläche benachbart ist und sich entlang der Schale parallel zu dem Formbereich der ersten Fläche erstreckt,
einem Formbereich von zwei Abstützungen, wobei jeder Formbereich sich von einem der Formbereiche für die erste oder die zweite Fläche erstreckt, und
einem Formbereich einer dritten Fläche, der dem Formbereich der Dichtungsfläche benachbart ist und sich zwischen dem Formbereich der zwei Abstützungen erstreckt;
Bereitstellen eines Kerns mit Formbereichen für eine Mehrzahl von ersten Kühlpassagen, die sich von einem ersten Ende des Kerns erstrecken und kurz vor einem zweiten Ende des Kerns entgegengesetzt von dem ersten Ende davon enden, wobei die Formbereiche für jede der ersten Kühlpassagen einen Formbereich für eine erste Kühlöffnung dem ersten Ende des Kerns benachbart haben,
Formbereiche für eine Mehrzahl zweiter Kühlpassagen, die sich von dem zweiten Ende des Kerns erstrecken und kurz vor dessen erstem Ende enden, wobei die Formbereiche für jede der zweiten Kühlpassagen einen Formbereich für eine zweite Kühlöffnung dem zweiten Ende des Kerns benachbart haben;
Anordnen des Kerns in der Schale derart, daß die Formbereiche für die Kühlöffnungen auf dem Formbereich der dritten Fläche der Schale aufliegen, und die Formbereiche der ersten Kühlpassagen auf den Formbereichen der ersten Fläche aufliegen, und die Formbereiche der zweiten Kühlpassagen auf den Formbereichen der zweiten Fläche aufliegen;
Einbringen von geschmolzenem Material in die Schale;
Verfestigen des Materials;
Entfernen der Schale von dem verfestigten Material; und
Herausspülen des Kerns aus dem Inneren des verfestigten Materials.
Folglich schafft die Erfindung eine Kühlverbesserung und Herstellungsverbesserung für eine äußere Luftdichtung einer Gasturbinenmaschine. Die bevorzugte Dichtung besteht aus einer Mehrzahl von Dichtungssegmenten, die in einer Gegenströmungsanordnung eine konvektive Kühlung schaffen, durch die Verwendung von Grenzschichtstolperstreifen eine innere Wärmeübertragungsverstärkung schaffen, durch die Verwendung sich verjüngender Konvektionskanäle eine Mach-Zahl-Kontrolle schaffen, die eine Zwischensegmentspülung ohne zusätzliche sekundäre Kühlluft schaffen, und die gießbar sind. Die Gegenströmungskonstruktion erhöht die Thermoeffizienz, verringert umfangsmäßige Temperaturgradienten und lokalisiert heiße Stellen (hot spots) weg von den Zwischensegmentspalten. Die Verwendung von verbrauchtem Kühlmittel zum Kühlen und Spülen der Zwischensegmentspalte eliminiert das Erfordernis, sekundäre Kühlluft dazu zu verwenden, und erhöht die Effizienz der Turbine.
Die Geometrie der Dichtung in dieser Beschreibung ist variabel. Die Dichtungssegmente können mit einer Wärmebarrierenbeschichtung und/oder einer abradierbaren Beschichtung beschichtet sein. Die Wärmebarrierenbeschichtung könnte auf Teile des Dichtungssegments aufgebracht sein, um das Metall zu isolieren und die Kühlluftanforderungen dieser Teile zu verringern. Die abradierbare Beschichtung könnte auf das Dichtungssegment in der Laufschaufelreibzone aufgebracht sein, um ein enges Spiel beizubehalten und die Turbineneffizienz zu verbessern. Für Anwendungen bei extrem hoher Temperatur kann die konvektive Kühlung in den Dichtungssegmenten durch Filmkühlen von den internen Strömungspassagen für Kühlluft darin verstärkt werden.
Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun nur beispielhaft mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, für die gilt:
Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Teils einer Gasturbinenmaschine, welche eine Dichtung der vorliegenden Erfindung beinhaltet.
Fig. 2 ist eine isolierte Ansicht bestimmter Bauteile der Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie 3-3 von Fig. 2 genommen wurde.
Fig. 4a ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie 4a-4a von Fig. 3 genommen wurde.
Fig. 4b ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie 4b-4b von Fig. 3 genommen wurde.
Fig. 5 ist eine Ansicht einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ähnlich der Ansicht von Fig. 3.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie 6-6 von Fig. 5 genommen wurde.
Fig. 7 ist eine Ansicht einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 ist eine Ansicht der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die entlang der Linie 8-8 von Fig. 7 genommen wurde.
Fig. 1 zeigt einen Teil einer Axialströmungsgasturbinenmaschine 10 mit einer Rotationsachse 14, die durch diese definiert ist und die eine Dichtung 11 der vorliegenden Erfindung beinhaltet. Ein Teil der von einer Stufe 12 der Turbine der Maschine 10 ist in Fig. 1 gezeigt und beinhaltet einen ringförmigen Strömungsweg 13, der um die Achse 14 angeordnet ist, für die Verbrennungsgase, die das Arbeitsfluid der Maschine sind. Die Turbinenstufe 12 hat eine Statoranordnung 16 axial strömungsabwärts davon. Die Statoren 15, 16 weisen ein äußeres Gehäuse 17 auf. Das äußere Gehäuse 17 erstreckt sich umfangsmäßig um den Strömungsweg 14 des Arbeitsfluids.
Die Turbinenstufe 12 hat eine Mehrzahl von Rotorlaufschaufeln, die durch die einzelne Rotorlaufschaufel 18 in Fig. 1 repräsentiert sind, die sich axial relativ zu der Achse 14 nach außen über den Strömungsweg 13 in enge Nähe zu dem äußeren Gehäuse 17 erstrecken. Eine äußere Luftdichtung 11, die aus einer Mehrzahl von gekrümmten Dichtungssegmenten (durch das einzelne Dichtungssegment 19 in Fig. 1 repräsentiert) gebildet ist, erstreckt sich um die Achse 14, um den ringförmigen Strömungsweg 13 zu begrenzen, und die Dichtung 11 umgibt die Spitzen der Rotorlaufschaufeln 18. Die äußere Luftdichtung 11 ist radial nach innen von dem äußeren Gehäuse 17 beabstandet und läßt einen sich umfangsmäßig erstreckenden Hohlraum 20 dazwischen. Der Hohlraum 20 befindet sich in Strömungsverbindung mit einer Quelle von Kühlluft (nicht gezeigt) und ist zum Kühlen der Segmente 19 der Dichtung vorgesehen, wie nachfolgend beschrieben werden wird. Jedes gekrümmte Segment 19 hat einen strömungsaufwärtigen Haken 21 und einen strömungsabwärtigen Haken 22, um mit einer strömungsaufwärtigen bzw. strömungsabwärtigen Abstützung 23, 24 zusammenzuwirken, die sich von dem äußeren Gehäuse 17 nach innen erstrecken. Die Abstützungen 23, 24 sind an einem äußeren Gehäuse 17 festgemacht, um die äußere Luftdichtung über den Rotorlaufschaufeln 18 abzustützen und zu positionieren. Jede Abstützung 23, 24 kann unterteilt sein, um die Ringfestigkeit der Abstützungen 23, 24 zu verringern.
Ein erster Strömungsweg 25 für Kühlluft erstreckt sich innerhalb des äußeren Gehäuses 17. Der Strömungsweg für Kühlluft ist von dem äußeren Gehäuse 17 begrenzt und erstreckt sich durch die Maschine außerhalb des Strömungswegs 13 des Arbeitsfluids. Der Kühlluftströmungsweg erstreckt sich in den Hohlraum 20 zwischen der äußeren Luftdichtung 11 und dem äußeren Gehäuse 17.
Jedes Dichtungssegment 19 der äußeren Luftdichtung 11 hat eine Vorderkante 26 und eine Hinterkante 27. Die Vorderkante 26 befindet sich in einer beabstandeten Relation zu der benachbarten Statoranordnung 15 und läßt einen sich umfangsmäßig erstreckenden Hohlraum 28 dazwischen. Der Hohlraum 28 bildet einen zweiten Kühlluftströmungsweg, der sich axial und umfangsmäßig unterhalb des Vorderkantenbereichs erstreckt. Die Hinterkante 27 befindet sich in einer beabstandeten Relation zu einer benachbarten Statoranordnung 16 und läßt einen ringförmigen Hohlraum 29 dazwischen, der einen dritten Kühlluftströmungsweg definiert.
Fig. 2 zeigt eine isolierte Ansicht des äußeren Luftdichtungssegments 19, der Abstützungen 23, 24 und der Rotorlaufschaufel 18 von Fig. 1, und Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht von drei benachbarten gekrümmten Dichtungssegmenten 19, 19', 19", die entlang der Linie 3-3 von Fig. 2 genommen ist. Jedes Dichtungssegment 19 hat ein Metallbasisteil 30, welches eine gekrümmte Dichtfläche 31 besitzt, die sich umfangsmäßig um die Achse 14 erstreckt. Die benachbarten Dichtungssegmente 19, 19', 19", sind umfangsmäßig voneinander unter Belassens eines Zwischensegmentsspalt 32, 32' dazwischen beabstandet, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Der Zwischensegmentspalt 32, 32' variiert in seiner Größe unter den Betriebszuständen der Maschine 10. Eine Zwischensegmentdichtung 33 erstreckt sich axial zwischen den Segmenten 19, 19', 19" und lateral über die Breite des Zwischensegmentspalts 32, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Zwischensegmentdichtung 33 ist in Nuten 34, 35 in den benachbarten Segmenten 19, 19', 19" verlagerbar aufgenommen.
Der Fachmann wird leicht erkennen, daß infolge der extrem hohen Temperatur des Arbeitsfluids die Segmente 19 der äußeren Luftdichtung 11 Wärme von dem Arbeitsfluid absorbieren. Da das Metallbasisteil 30 aus einem Material hergestellt ist, das eine relativ niedrige Kriechfestigkeit bei der Temperatur des Arbeitsfluids haben würde, muß jedes der Segmente 19 gekühlt werden, um die Temperatur des Metallbasisteils 30 deutlich unterhalb der Temperatur des Arbeitsfluids zu halten.
Es wird wieder auf die Fig. 2 Bezug genommen. Die Dichtungsfläche 31 eines jeden Segments ist auf die Turbinenlaufschaufeln 18 und den Arbeitsmediumsströmungsweg 13 hin gerichtet. Ein Teil der Dichtungsfläche 31 eines jeden Segments 19 weist vorzugsweise einen Überzug aus einem abradierbaren Material 36 auf, und ein weiterer Teil der Dichtungsfläche 31 weist vorzugsweise eine Beschichtung aus einem Wärmebarrierenmaterial 37 auf, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Solche abradierbaren Materialien und Wärmebarrierenmaterialien sind auf dem Technikgebiet bekannt und deshalb nicht detaillierter in dieser Beschreibung beschrieben. Eine erste Fläche 38 eines jeden Segments 19, die der Dichtungsfläche 31 davon benachbart ist, erstreckt sich axial über das jeweilige Segment 19 relativ zu der Achse 14. Eine zweite Fläche 39 jedes Segments 19, die der ersten Fläche 38 entgegengesetzt ist und der Dichtungsfläche 31 benachbart ist, erstreckt sich auch axial über das gleiche Segment 19. Entgegengesetzt zu der Dichtungsfläche 31 befindet sich eine Kühlmittelzufuhrfläche 40, die zu der Dichtungsfläche 31 parallel aber von dieser versetzt ist. Die Kühlmittelzufuhrfläche erstreckt sich zwischen der ersten und der zweiten Fläche 38, 39 und die Kühlmittelzufuhrfläche 40 hat eine Mehrzahl von Kühlöffnungen, die sich durch diese hindurch erstrecken. Eine erste Gruppe der Kühlöffnungen 41 ist der zweiten Fläche 39 benachbart angeordnet, und eine zweite Gruppe von Kühlöffnungen 42 erstreckt sich durch die Kühlmittelzufuhrfläche 40 der ersten Fläche 38 benachbart, wie in Fig. 3 gezeigt. Diese Öffnungen 41, 42 sind bemessen, die Strömung von Kühlluft durch diese hindurch basierend auf dem Zufuhrdruck der Kühlluft und dem gewünschten Wärmeübertrag von den Dichtungssegmenten 19 zuzumessen. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform haben alle Öffnungen 41, 42 den gleichen Strömungsquerschnitt.
Jedes Segment 19 hat eine Mehrzahl von Kühlpassagen, die zwischen der Dichtungsfläche 31 und der Kühlmittelzufuhrfläche 40 angeordnet sind, wie in Fig. 3 gezeigt. Eine erste Gruppe der Kühlpassagen 43 erstreckt sich von der ersten Fläche 38 in Richtung zu der zweiten Fläche 39, und jede dieser Kühlpassagen 43 schneidet die erste Fläche 38 und endet kurz vor der zweiten Fläche 39. Jede der ersten Gruppe von Kühlpassagen 43 kommuniziert mit der Zufuhr von Kühlluft in dem Hohlraum 20 der statischen Struktur durch eine der Kühlöffnungen 41 der ersten Gruppe. Eine zweite Gruppe der Kühlpassagen 44 erstreckt sich von der zweiten Fläche 39 in Richtung zu der ersten Fläche 38, und jede dieser Kühlpassagen schneidet die zweite Fläche 39 und endet kurz vor der ersten Fläche 38. Jede der Kühlpassagen 44 der zweiten Gruppe kommuniziert mit der Zufuhr von Kühlluft durch den Hohlraum 20 in der statischen Struktur durch eine der Kühlöffnungen 42 der zweiten Gruppe von Kühlöffnungen 42. Wie in der Fig. 3 gezeigt, ist jede der Kühlpassagen 43, 44 in jedem Segment 19 von benachbarten Kühlpassagen durch eine Wand 45 getrennt, die über die Länge der Passage geht.
Wie in der Fig. 3 gezeigt, alternieren die Kühlpassagen in einem vorgegebenen Segment zwischen Kühlpassagen der ersten Gruppe 43 und Kühlpassagen der zweiten Gruppe 44 derart, daß zwischen den meisten Kühlpassagen aus der ersten Gruppe von Kühlpassagen 43 Kühlpassagen der zweiten Gruppe 44 angeordnet sind und umgekehrt. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind nur die Kühlpassagen, die unmittelbar der Vorderkante und der Hinterkante 26, 27 des Segments 19 benachbart sind, nicht zwischen Kühlpassagen der anderen Gruppe angeordnet. Die Innenfläche einer jeden Kühlpassage hat Stolperstreifen 46 über deren Länge, um den Wärmeübertrag zwischen der Kühlluft und den Dichtungssegmenten 19 zu erhöhen. Der Fachmann wird leicht erkennen, daß die Verwendung von Stolperstreifen in der Kühlmittelgrenzschicht regenerative Turbulenzen erzeugt und den Koeffizienten des Wärmeübertrags und die Absorbtion von Wärme von dem Segment 19 durch die Kühlluft erhöht.
Wenn die Kühlpassagen 43, 44 der vorliegenden Erfindung konstante Strömungsquerschnitte über deren Länge besitzen würden, würde sich die Kühlluft beim Strömen durch eine der Passagen aufwärmen und die Machzahl der Kühlluft würde abnehmen. Diese Abnahme der Machzahl würde zu einer Abnahme des Wärmeübertragskoeffizientens über die Länge einer jeden Passage führen. Um ein solches Auftreten zu verhindern beinhalten bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sich verjüngende Kühlpassagen 43, 44, die die Kühlluft- Machzahl beim Aufwärmen der Kühlluft erhöhen und so die hohen Wärmeübertragskoeffizienten und die hohen Wärmeübertragsraten über die Länge einer jeden Kühlpassage beibehalten. Folglich verjüngt sich bei jedem Segment 19 jede der Kühlpassagen der ersten Gruppe 43 von einem ersten Strömungsquerschnitt unmittelbar einer der ersten Kühlöffnungen 41 benachbart zu einem zweiten Strömungsquerschnitt, der der ersten Fläche 38 benachbart ist, und jede der Kühlpassagen der zweiten Gruppe 44 verjüngt sich von dem ersten Strömungsquerschnitt unmittelbar einer der zweiten Kühlöffnungen 42 benachbart, zu dem der zweiten Fläche 39 benachbarten zweiten Strömungsquerschnitt. Die Verjüngung ist ausgelegt, die Machzahl der Kühlluft beim Strömen der Kühlluft durch die Kühlpassagen und beim Absorbieren von Wärme zu erhöhen.
Die Erfindung soll nicht auf Kühlpassagen mit einer Strömungsquerschnittverjüngung mit einem speziellen Verhältnis limitiert sein, da, wie der Fachmann leicht erkennen wird, der tatsächliche Strömungsquerschnitt einer jeden Passage an einem bestimmten Ort entlang der Länge davon von der Rate und dem Druck, mit dem die Kühlluft den Kühlpassagen zugeführt wird, der Wärmeübertragungsrate von dem Arbeitsfluid durch das Segment bei Maschinenbetriebsbedingungen und dem gewünschten Wärmeübertrag von jedem Segment abhängt. Die Wärmeumgebung, die Kühlluftströmungsziele und Herstellungseinschränkungen bestimmen die Anzahl von Passagen. Die Geometrie und die Anzahl der Stolperstreifen und das Maß der Verjüngung der Passagen zur Machzahlerhaltung werden durch die spezielle Gasturbinenmaschinenanwendung bestimmt.
Jede der Kühlpassagen 43, 44 eines jeden Segments 19 weist eine oder mehrere Nachführöffnungen 47 über deren Länge auf. Somit hat jede der Kühlpassagen der ersten Gruppe 43 mindestens eine Nachführöffnung 47 zwischen der Kühlöffnung 41 in Verbindung damit und der ersten Fläche 38, und jede der Kühlpassagen der zweiten Gruppe 44 weist mindestens eine Nachführöffnung 47 zwischen der zweiten Kühlöffnung 42 in Verbindung damit und der zweiten Fläche 39 auf. Jede der Kühlpassagen 43, 44 kommuniziert mit der Zufuhr von Kühlluft in dem Hohlraum 20 durch die darin angeordnete Nachführöffnung 47. Die Kühlluft wird so nachgeführt oder verstärkt in jeder Passage 43, 44 an einem oder mehreren Orten, um die Passagenströmung zu regenerieren und eine adäquate Kühlluftausströmung zum Kühlen der ersten und zweiten Fläche 38, 39 eines jeden Segments 19 und zum Schaffen einer adäquaten Spülung des Zwischensegmentspalts 32 zu schaffen.
In Anbetracht der vorangehenden Beschreibung sollte nun erkennbar sein, daß in einem bestimmten Segment 19 die Kühlluft von der Zufuhr in dem Hohlraum 20 durch die erste Gruppe von Kühlpassagen 43 in eine Richtung 48 strömt und in den Zwischensegmentspalt 32 an der ersten Fläche 38 davon austritt, und Kühlluft von der Zufuhr durch die zweite Gruppe von Kühlpassagen 44 in die entgegengesetzte Richtung 49 strömt und an der zweiten Fläche 39 in den Zwischensegmentspalt 32' der zweiten Fläche 39 davon benachbart austritt. Jedes Segment 19 wird so durch eine gegenströmende Kühlluftströmung in den Kühlpassagen 43, 44 gekühlt.
Die Kühlluftströmung, die den Zwischensegmentspalt 32 kühlt und spült, ist in den Fig. 4a und 4b gezeigt, die Schnittansichten zeigen, die entlang der Linie 4a-4a und 4b-4b von Fig. 3 genommen sind. Die Fig. 4a und 4b zeigen die Zwischensegmentdichtung 33 zwischen benachbarten Dichtungssegmenten 19, 19', 19", den Strömungsweg 50 von Kühlluft, die in eine Kühlpassage durch eine der Kühlöffnungen 41 strömt, und den Strömungsweg 51 von Kühlluft, die eine der Kühlpassagen verläßt und den Zwischensegmentspalt 32 spült. Die Zwischensegmentdichtung 33 verhindert ein radial nach außen Strömen der verbrauchten Kühlluft in dem Zwischensegmentspalt 32 und lenkt so die verbrauchte Kühlluft in den ringförmigen Strömungsweg 13 des Arbeitsfluids der Maschine 10.
Die Fig. 5-8 zeigen zusätzliche Merkmale, die in die Dichtungssegmente 19 der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden können, abhängig von der speziellen Umgebung, in der die Dichtung 11 verwendet werden soll. Fig. 5 zeigt eine Ansicht, die der Ansicht von Fig. 3 sehr ähnlich ist, sie zeigt aber nur ein Dichtungssegment 19. Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die entlang der Erstreckungsmitte des Dichtungssegments 19 genommen ist und der Linie 6-6 von Fig. 5 entspricht. Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, hat jede der Wände 45 eine Querzufuhröffnung 52, und jede Kühlpassage 43, 44 kommuniziert mit unmittelbar benachbarten Kühlpassagen durch eine dieser Querzufuhröffnungen 52. Die Querzufuhröffnungen sorgen für die Querströmung von Kühlluft zwischen den Kühlpassagen 43, 44 für den Fall, daß die Strömung in einer bestimmten Passage abnehmen sollte, wie in dem Fall, in dem die Zufuhröffnung einer Kühlpassage teilweise durch einen Fremdkörper verlegt ist, der von der Kühlluftzufuhr und durch den Hohlraum 20 zu dem Dichtungssegment 19 gewandert ist.
Die Fig. 7 und 8 zeigen ein Dichtungssegment 19 der vorliegenden Erfindung, welches eine Mehrzahl von Filmkühlöffnungen 43 in dem Teil 36 der Dichtungsfläche 31 eines jeden Segments 19 hat, das mit einem abradierbaren Material beschichtet ist. Einige der Kühlpassagen kommunizieren mit der Dichtungsfläche 31 durch diese Filmkühlöffnungen 53, so daß etwas der Kühlluft, die durch diese Kühlpassagen strömt, in Kontakt mit der Dichtfläche 31 durch die Filmkühlöffnungen 53 strömt und so die Dichtungsfläche 31 vor direktem Kontakt mit dem Hochtemperaturarbeitsfluid schützt.
Bei Betrieb strömt Kühlluft in die sich verjüngenden Kühlpassagen 43, 44 der vorliegenden Erfindung durch die Zumeßöffnungen 41, 42, die an jedem Ende 38, 39 des Dichtungssegments 19 angeordnet sind. Die Kühlluft strömt dann über die Stolperstreifen 46, die in der Grenzschicht eine Turbulenz erzeugen und den internen Wärmeübertragungskoeffizienten der Kühlluft erhöhen. Wenn die Kühlluft durch die Kühlpassagen 43, 44 strömt und sich aufwärmt, erhöht deren Verjüngung die Machzahl und hält so hohe Wärmeübertragungskoeffizienten bei. Die verbrauchte Kühlluft wird dann in einen der Zwischensegmentspalte 32 abgelassen, um eine Kühlung und ein Spülen davon zu schaffen. Die Größe der Zumeßöffnungen kann zur individuellen Kühlpassagenströmungskontrolle variiert werden, was die Fähigkeit beiträgt, das Kühlpotential an dem Wärmefluß durch ein Erhöhen der Kühlluftströmung zu den heißen Stellen (hot spots) entlang der axialen Profilsehne 54 eines jeden Segments 19 anzupassen und die Kühlmittelströmung zu kühlen Stellen (cool spots) zu verringern, und so den Gesamtkühlluftbedarf zu reduzieren. Die Gegenströmungskonstruktion des Dichtungssegments 19 erhöht die thermische Effizienz, verringert umfangsmäßige Temperaturgradienten und lokalisiert die heißen Stellen weg von dem Zwischensegmentspalt 12.
Das Dichtungssegment 19 der vorliegenden Erfindung kann durch das Schaffen einer Schale und eines Kerns mit den gewünschten Abmessungen des Dichtungssegments, wie vorangehend beschrieben hergestellt werden, welche eine Schale mit einem Formbereich einer Dichtungsfläche, einem Formbereich einer ersten Fläche, die dem Formbereich der Dichtungsfläche benachbart ist und sich über die Schale erstreckt, einem Formbereich einer zweiten Fläche, die den Formbereich der Dichtungsfläche benachbart ist und sich über die Schale parallel zu dem Formbereich der ersten Fläche erstreckt, einem Formbereich für zwei Abstützungen, wobei sich jeder Formbereich von einem der Formbereiche für die erste oder die zweite Fläche wegerstreckt, und einen Formbereich für eine dritte Fläche, der dem Formbereich der Dichtungsfläche entgegengesetzt ist und sich zwischen dem Formbereich der zwei Abstützungen, aufweist.
Der Kern für die Schale muß Formbereiche für eine Mehrzahl erster Kühlpassagen haben, die sich von einem ersten Ende des Kerns weg erstrecken und kurz vor einem zweiten Ende des Kerns entgegengesetzt von dessen ersten Ende enden, wobei der Formbereich für eine erste Kühlöffnung dem ersten Ende des Kerns benachbart ist, Formbereiche für eine Mehrzahl zweiter Kühlöffnungen, die sich von dem zweiten Ende des Kerns wegerstrecken und kurz vor dem ersten Ende davon enden, haben, und wobei der Formbereich für jede der zweiten Kühlpassagen einen Formbereich für eine zweite Kühlöffnung hat, der dem zweiten Ende des Kerns benachbart ist. Der Kern kann zusätzlich die Formbereiche dafür haben, daß jede der Kühlpassagen an der Erstreckungsmitte des Kerns durch einen Formbereich für eine Mehrzahl von Zuführöffnungen verbunden ist, und jeder der Formbereiche für die Kühlpassagen kann auch einen Formbereich für eine Nachführöffnung haben, und jeder der Formbereiche für die Kühlpassagen kann einen Formbereich für eine Filmkühlöffnung haben.
Der Kern wird dann in die Schale plaziert, derart, daß die Formbereiche für die Kühlpassagen auf den Formbereichen der dritten Fläche der Schale liegen und die Formbereiche der ersten Kühlpassagen auf den Formbereichen der zweiten Fläche liegen. Wenn die Formbereiche der Nachführöffnungen in die Formbereiche für die Kühlpassagen eingeschlossen sind, liegen die Formbereiche der Nachführöffnungen auf dem Formbereich der dritten Fläche während des Schritts des Plazierens des Kerns in der Schale. Ähnlich liegen, wenn die Formbereiche für die Filmkühlöffnungen in die Formbereiche für die Kühlpassagen eingeschlossen sind, die Formbereiche für die Filmkühlöffnungen auf dem Formbereich für die Dichtungsfläche während des Schritts des Plazierens des Kerns in der Schale.
Geschmolzenes Material wird dann in die Schale eingebracht. Man läßt das Material durch Kühlen verfestigen, die Schale wird von dem verfestigten Material entfernt, und der Kern wird dann von dem Inneren des verfestigten Materials herausgespült. Die Quer-Zuführöffnungen unterstützen ein Gießen des Segments, indem sie zwischen den Passagenstücken des Gießkerns dem Mittelabschnitt des Kerns eine seitliche Abstützung verschaffen. Der Gießkern ist auch an den Enden einer jeden Passage und an den Kühlluftnachführöffnungsorten abgestützt. Die mehreren Kernabstützorte erleichtern auch die Eignung zum Herausspülten des Kerns indem sie Zwischenpenetrationsorte schaffen.
Obwohl die Erfindung hinsichtlich einer detaillierten Ausführungsform davon gezeigt und beschrieben wurde, erkennt der Fachmann, daß verschiedene Änderungen in deren Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der beanspruchten Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Ringförmige Dichtung (11) in einer Axialströmungsgasturbinenmaschine mit einer durch diese hindurch definierten Rotationsachse (14) und einem ringförmigen Strömungsweg (13), der zu der Achse konzentrisch ist, für das Strömen von Arbeitsfluid durch mindestens eine Turbinenstufe der Maschine, wobei eine Turbinenstufe eine Mehrzahl von Turbinenlaufschaufeln (18) aufweist, die sich radial von der Achse nach außen erstreckt, und wobei der Strömungsweg von einer statischen Struktur begrenzt ist, wobei die Dichtung an der statischen Struktur radial außerhalb der einen Turbinenstufe befestigt ist, wobei die Dichtung von dem Arbeitsfluid Wärme absorbiert und aufweist:

eine Mehrzahl gekrümmter Dichtungssegmente (19, 19', 19"), die sich umfangsmäßig um den Strömungsweg erstrecken, wobei jedes Segment radial nach außen von den Turbinenlaufschaufeln beabstandet ist und umfangsmäßig von jedem benachbarten Segment einen Zwischensegmentspalt (32, 32') dazwischen definierend von jedem benachbarten Segment beabstandet ist, wobei jedes Segment aufweist

eine Dichtungsfläche (31), die zu dem Arbeitsmediumströmungsweg gerichtet ist,

eine erste Fläche (38), die der Dichtungsfläche benachbart ist und sich axial entlang des Segments erstreckt,

eine zweite Fläche (39), die der Dichtungsfläche (31) benachbart ist und sich axial entlang des Segments erstreckt,

eine Kühlmittelzuführfläche (40), die der Dichtungsfläche (31) entgegengesetzt ist und sich zwischen der ersten (38) und der zweiten (39) Fläche erstreckt, wobei die Kühlmittelzuführfläche eine Mehrzahl erster Kühlöffnungen (41) sich dadurch benachbart der zweiten Fläche (39) erstreckend und eine Mehrzahl zweiter Kühlöffnungen (42) sich dadurch benachbart der ersten Fläche (38) erstreckend aufweist,

eine Mehrzahl erster Kühlpassagen (43), die sich von der ersten Fläche (38) in Richtung zu der zweiten Fläche (39) erstrecken und zwischen der Dichtungsfläche (31) und der Kühlmittelzuführfläche (40) angeordnet sind, wobei jede der ersten Kühlpassagen (43) die erste Fläche (36) schneidet und kurz vor der zweiten Fläche (39) endet und wobei jede der ersten Kühlpassagen (42) mit einer Zufuhr von Kühlluft in der statischen Struktur durch eine der ersten Kühlöffnungen (41) kommuniziert,

eine Mehrzahl von zweiten Kühlpassagen (44), die sich von der zweiten Fläche (39) in Richtung zu der ersten Fläche (38) erstrecken und zwischen der Dichtungsfläche (31) und der Kühlmittelzufuhr (40) angeordnet sind, wobei jede der zweiten Kühlpassagen (44) die zweite Fläche (39) schneidet und kurz vor der ersten Fläche (38) endet und wobei jede der zweiten Kühlpassagen (44) mit der Zufuhr von Kühlluft durch eine der zweiten Kühlöffnungen (42) kommuniziert, wobei jede der Kühlpassagen von einem der Segmente von benachbarten Kühlpassagen des Segments durch eine Wand (45) dazwischen getrennt ist,

wobei Kühlluft von der Zufuhr durch die erste Passage (43) in eine erste Richtung strömt und die ersten Kühlpassagen (43) in einen der Zwischensegmentspalte (32) an der ersten Fläche (38) verläßt und Kühlluft von der Zufuhr durch die zweiten Passagen (44) in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung strömt und die zweiten Kühlpassagen (44) an der zweiten Fläche (39) in einen anderen der Zwischensegmentspalte (32') verläßt, und wobei jede der ersten Kühlpassagen (43) mindestens eine Nachführöffnung (47) aufweist, die zwischen der ersten Kühlöffnung (41) und der ersten Fläche (38) positioniert ist, wobei jede der zweiten Kühlpassagen (44) mindestens eine Nachführöffnung (47) aufweist, die zwischen der zweiten Kühlöffnung (42) und der zweiten Fläche (37) positioniert ist, und jede der Passagen (43, 44) mit der Zufuhr von Kühlluft durch die Nachführöffnung(en) (47) darin kommuniziert.

2. Gekrümmtes Dichtungssegment (19) zur Verwendung in einer Mehrsegment-Dichtung einer Gasturbinenmaschine, wobei das Segment aufweist:

eine Dichtungsfläche (31);

eine erste und eine zweite Fläche (38, 39), die an entgegengesetzten Enden der Dichtungsfläche (31) angeordnet sind;

Sätze erster und zweiter Kühlpassagen (43, 44), die sich durch das Segment erstrecken, wobei benachbarte Passagen von einer Wand (45) getrennt sind, wobei erste Kühlpassagen (43) sich zu der ersten Fläche (38) öffnen und sich von dort in Richtung auf die zweite Fläche (39) erstrecken, aber kurz vorher enden, wobei zweite Passagen (44) sich an der zweiten Fläche (39) öffnen und sich von dort in Richtung auf die erste Fläche (38) erstrecken, aber kurz vorher enden,

ein Satz erster Kühlöffnungen (41), die sich in die ersten Kühlpassagen (43) an einem der zweiten Fläche (39) benachbarten Ort von einer Seite (40) entgegegesetzt zu der Dichtungsfläche (31) erstrecken; und

ein Satz zweiter Kühlöffnungen (42), die sich in die zweiten Kühlpassagen (44) der ersten Fläche (38) benachbart von der Seite (40) erstrecken, wobei jede der ersten Kühlpassagen (43) mindestens eine Nachführöffnung (47) aufweist, die zwischen der ersten Kühlöffnung (41) und der ersten Fläche (38) positioniert ist, und wobei jede der zweiten Kühlpassagen (44) mindestens eine Nachführöffnung (47) aufweist, die zwischen der zweiten Kühlöffnung (42) und der zweiten Fläche (37) positioniert ist, und jede der Passagen (43, 44) mit der Fläche (40) durch die Nachführöffnung(en) (47) darin kommuniziert.

3. Dichtung oder Dichtungssegment nach Anspruch 1 oder 2, wobei die meisten der ersten Kühlpassagen (43) eines jeden Segments (19) jeweils zwischen zweiten Kühlpassagen (44) des Segments angeordnet sind und umgekehrt.

4. Dichtung oder Dichtungssegment nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei jede der ersten Kühlpassagen (43) sich von einem ersten Strömungsquerschnitt unmittelbar einer der ersten Kühlöffnungen (41) benachbart zu einem zweiten Strömungsquerschnitt der ersten Fläche (38) benachbart verjüngt, und wobei sich jede der zweiten Kühlpassagen (44) von dem ersten Strömungsquerschnitt unmittelbar einer der zweiten Kühlöffnungen (42) benachbart zu dem zweiten der zweiten Fläche (39) benachbarten Strömungsquerschnitt verjüngt, wobei die Verjüngung ausgelegt ist, die Mach-Zahl des Kühlbereichs zu erhöhen, wenn die Kühlluft durch die Kühlpassagen strömt und Wärme absorbiert.

5. Dichtung oder Dichtungssegment nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jede der Kühlpassagen Stolperstreifen (46) über deren Länge hat, um die Wärmeabsorption durch die Kühlluft zu erhöhen.

6. Dichtung oder Dichtungssegment nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Teil (37) der Dichtungsfläche (31) des oder eines jeden Segments (19) ein Wärmebarrierenmaterial aufweist.

7. Dichtung oder Dichtungssegment nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede der Wände (45) eine Querzufuhröffnung (52) aufweist und jede Kühlpassage mit unmittelbar benachbarten Kühlpassagen durch eine der Querzufuhröffnungen kommuniziert.

8. Dichtung oder Dichtungssegment nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Teil (36) der Dichtungsfläche (31) des oder eines jeden Segments (19) eine Beschichtung aus einem abradierbaren Material aufweist.

9. Dichtung oder Dichtungssegment nach Anspruch 8, wobei der Teil (36) der Dichtungsfläche eines jeden Segments, was ein abradierbares Material aufweist, eine Mehrzahl von Filmkühlöffnungen (53) darin hat, und einige der Kühlpassagen mit der Dichtungsfläche (31) durch die Filmkühlöffnungen (53) so kommunizieren, daß etwas von der Kühlluft, die durch diese einigen der Kühlpassagen strömt, in Kontakt mit der Dichtungsfläche (31) durch die Filmkühlöffnungen (53) strömt und dem Segment eine Filmkühlung verschafft und so die Dichtungsfläche vor direktem Kontakt mit dem Arbeitsfluid schützt,

10. Ringförmige Dichtung aufweisend eine Mehrzahl von Dichtungssegmenten nach einem der Ansprüche 2 bis 9.

11. Verfahren zum Herstellen eines Dichtungssegments für eine Axialströmungsgasturbinenmaschine, wobei das Verfahren aufweist:

Bereitstellen einer Schale mit einem Formbereich einer Dichtungsfläche,

einem Formbereich einer ersten Fläche, der dem Formbereich der Dichtungsfläche benachbart ist und sich entlang der Schale erstreckend,

einen Formbereich einer zweiten Fläche, der dem Formbereich der Dichtungsfläche benachbart ist und sich entlang der Schale parallel zu dem Formbereich der ersten Fläche erstreckt,

einen Formbereich von zwei Abstützungen, wobei jeder Formbereich sich von einem der Formbereiche für die erste oder die zweite Fläche erstreckt, und

einen Formbereich einer dritten Fläche, der dem Formbereich der Dichtungsfläche benachbart ist und sich zwischen dem Formbereich der zwei Abstützungen erstreckt;

Bereitstellen eines Kerns mit Formbereichen für eine Mehrzahl von ersten Kühlpassagen, die sich von einem ersten Ende des Kerns erstrecken und kurz vor einem zweiten Ende des Kerns entgegengesetzt von dem ersten Ende davon enden, wobei die Formbereiche für jede der ersten Kühlpassagen einen Formbereich für eine erste Kühlöffnung dem ersten Ende des Kerns benachbart haben,

Formbereiche für eine Mehrzahl zweiter Kühlpassagen, die sich von dem zweiten Ende des Kerns erstrecken und kurz vor dessen erstem Ende enden, wobei der Formbereich für jede der zweiten Kühlpassagen einen Formbereich für eine zweite Kühlöffnung dem zweiten Ende des Kerns benachbart hat;

Anordnen des Kerns in der Schale derart, daß die Formbereiche für die Kühlöffnungen auf dem Formbereich der dritten Fläche der Schale aufliegen, und die Formbereiche der ersten Kühlpassagen auf den Formbereichen der ersten Fläche aufliegen, und die Formbereiche der zweiten Kühlpassagen auf den Formbereichen der zweiten Fläche aufliegen;

Einbringen von geschmolzenem Material in die Schale;

Verfestigen des Materials;

Entfernen der Schale von dem verfestigten Material; und

Herausspülen des Kerns aus dem Inneren des verfestigten Materials.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Formbereiche für jede der Kühlpassagen von einem Formbereich für eine Mehrzahl von Querzufuhröffnungen bei der Erstreckungsmitte des Kerns verbunden sind.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei jeder der Formbereiche für die Kühlpassagen einen Formbereich für eine Nachführöffnung aufweist, der auf dem Formbereich für die dritte Fläche während des Schritts des Plazierens des Kerns in der Schale aufliegt.

14. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, wobei jeder der Formbereiche für die Kühlpassagen einen Formbereich für eine Filmkühlöffnung aufweist, die auf dem Formbereich für die Dichtungsfläche während des Schritts des Plazierens des Kerns in der Schale aufliegt.