EP0773347A1 - Lamellendichtung für Turbotriebwerke im Bereich der Rotorschaufelspitzen - Google Patents

Lamellendichtung für Turbotriebwerke im Bereich der Rotorschaufelspitzen Download PDF

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EP0773347A1
EP0773347A1 EP96116641A EP96116641A EP0773347A1 EP 0773347 A1 EP0773347 A1 EP 0773347A1 EP 96116641 A EP96116641 A EP 96116641A EP 96116641 A EP96116641 A EP 96116641A EP 0773347 A1 EP0773347 A1 EP 0773347A1
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shroud ring
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radially
cover band
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Axel Rossmann
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MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/12—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
    • F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/55—Seals
    • F05D2240/56—Brush seals

Definitions

  • the invention relates to a seal for turbo engines in the area of the rotor blade tips with a shroud ring on the blade tips and opposite, fixed casing ring segments in the housing for sealing a gap between the rotor and stator.
  • Such a seal is known from DE 38 42 710.
  • disk-shaped sealing tips protrude radially outwards from the shroud ring, which are integrally connected to the shroud ring, which grind into the opposite, fixed casing ring segments in the housing and thus optimize the gap seal.
  • Such sealing tips as they are also known from DE-43 24 755, not only grind themselves in during the brushing process, but are heated up with a self-reinforcing tendency and with weakening of the mechanically extremely stressed ring material.
  • there is the fundamental disadvantage that an irreversible rubbing of the casing segments in the housing occurs during the rubbing process, which at the same time leads to an increase in the gap.
  • Seals that have blades with integral shroud segments have the disadvantage that a high out-of-roundness of the shroud ring and thus the sealing tips on the shroud occurs during operation, since the blades, which are inevitably under centrifugal force and gas loads, cause a periodic out-of-roundness of the shroud, so that bulges, steps and gaps on the tread opposite the shell segments, which lead to unacceptable wear and leakages.
  • the object of the invention is to provide a seal which overcomes the disadvantages in the prior art and in particular achieves an improvement in the efficiency of turbine engines by reducing the gap between the rotor and the stator.
  • the shroud ring has a smooth shroud ring surface radially outward and is held radially displaceably by the blades and protrudes radially inward from the fixed shroud segments of the housing radially inward lamella packs and form contact surfaces, the non-roundness tolerance and the roughness of the radially outer
  • the shroud ring surface, the elasticity of the components and the size of the contact surface of each component are coordinated with one another in such a way that from a critical relative speed between the radially outer shroud ring surface and the abrading surface, there is an aerodynamic sliding of the contact surfaces on the outer surface of the shroud ring.
  • This gas film prevents direct contact and friction between the elastic slats and the shroud ring, so that the heating of the slats and shroud ring is negligible.
  • the radial displaceability of the blade tips in the shroud ring is limited to the compensation of the thermal expansion differences between the rotor and its blades and the shroud ring.
  • the problem of vibration damping can be solved with the sealing system according to the invention in that the mass of the shroud ring and the elasticity of the fins, as well as their deformation work and their friction work with one another the vibration behavior of the rotor can be matched.
  • the vibrations in conventional impellers composed of a rotor disk and blades with a blade root are largely damped by frictional forces between the blade root and the rotor disc.
  • the shroud ring is preferably a closed self-supporting ring made of fiber-reinforced materials. Such a ring is inherently stable and is not tied to the expansion behavior of the blades, as is the case with the known shroud rings. This results in an extremely low non-roundness tolerance under operating conditions of the turbo engine, which supports an early sliding of the contact surfaces on the radially outer shroud ring surface of the smooth shroud ring, so that the critical speed at which the sliding starts is reached before the elastic components excessive heating can be damaged by frictional heat.
  • the fiber reinforcement of the shroud ring has the advantage that the shroud ring does not expand inadmissibly under the conditions of tangential tensile loads that occur under operating conditions, like conventional joined metallic shroud segments or shroud rings, since with the fiber reinforcement both the modulus of elasticity, based on the weight, and the breaking strength are related to be improved on weight.
  • a plastic is unsuitable as a matrix material due to the high operating temperature, so that only fiber-reinforced metal or ceramic rings meet the requirements according to the invention.
  • a titanium-based or aluminum-based alloy is used in the present invention. While a shroud ring made of a titanium-based alloy without fiber reinforcement cannot be used due to the risk of titanium fire, the fiber-reinforced shroud ring with a titanium-based alloy has the advantage that fiber-reinforced titanium is not at risk of titanium fire.
  • the operating temperatures for shroud rings made of fiber-reinforced titanium-based alloys range up to 550 ° C.
  • Fiber-reinforced cover band rings with aluminum-based alloys as matrix metal can be used up to 400 ° C and even have a titanium fire-retardant effect.
  • the cover band rings made of fiber-reinforced aluminum-based alloy have the advantage over cover weight rings made of fiber-reinforced titanium-based alloy that they have an improved modulus of elasticity in relation to the weight and improved strength data in relation to the weight.
  • the reference to the weight is of crucial importance, since the weight is a measure of the mass, which determines the centrifugal forces at high rotational speed and thus defines the effective tangential tensile stress in the shroud ring.
  • fiber-reinforced cover band rings with intermetallic compounds are preferably used as the matrix metal. Such operating temperatures essentially occur in the compressor stages of a turbo engine. In applications that are above the above temperature ranges, such as. B. turbine stages of a turbo engine, fiber-reinforced ceramics are to be used as materials for the shroud ring.
  • the shroud ring has SiC, B or C fibers. These increase the strength of the metallic shroud ring and enable a self-supporting and dimensionally stable structure of the shroud ring under all operating conditions, so that sliding of the elastic lamellae with their contact surfaces is promoted.
  • the shroud ring consists of a closed wound with embedded Fibers made from a titanium alloy ring.
  • the fiber winding can be made crosswise and / or parallel.
  • This ring is polished on its radially outer shroud ring surface in such a way that an extremely thin gas film can form between the contact surfaces of the elastic lamellae and the radially outer shroud ring surface without interference.
  • a plurality of casing ring segments with elastic plate packs are arranged axially one behind the other on the width of a shroud ring.
  • the matrix material of the fiber-reinforced shroud ring can be an aluminum-based alloy up to an operating temperature of 400 ° C.
  • the fiber-reinforced aluminum-based alloy has the advantage over the fiber-reinforced titanium-based alloy, an even more favorable modulus of elasticity based on the weight, as well as other strength data related to the weight.
  • the matrix material of the fiber-reinforced cover band ring is a ceramic, preferably made of fiber-reinforced silicon nitride, silicon carbide, aluminum oxide or zirconium oxide.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für Turbotriebwerke im Bereich der Rotorschaufelspitzen mit einem Deckbandring (5) auf den Schaufelspitzen und gegenüberliegenden, feststehenden Mantelringsegmenten im Gehäuse zur Abdichtung eines Spaltes zwischen Rotor und Stator. Der Deckbandring weist radial nach außen eine glatte Deckbandringoberfläche (9) auf und ist nicht mit den Schaufeln integral verbunden. Aus den feststehenden Mantelringsegmenten des Gehäuses ragen radial nach innen elastische Bauelemente (12) heraus, dier Anstreifflächen ausbilden. Die Unrundheittoleranz und die Rauhigkeit der radial äußeren Deckbandringoberfläche, die Elastizität der Bauelemente und die Größe der Anstreiffläche jedes Bauelementes sind derart aufeinander abgestimmt, daß ab einer kritischen Relativgeschwindigkeit zwischen radial äußerer Deckbandringoberfläche und Anstreiffläche ein aerodymamisches Aufgleiten der Anstreifflächen auf der glatten Oberfläche des Deckbandringes erfolgt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dichtung für Turbotriebwerke im Bereich der Rotorschaufelspitzen mit einem Deckbandring auf den Schaufelspitzen und gegenüberliegenden, feststehenden Mantelringsegmenten im Gehäuse zur Abdichtung eines Spaltes zwischen Rotor und Stator.
  • Eine derartige Dichtung ist aus DE 38 42 710 bekannt. Zur Abdichtung ragen radial nach außen aus dem Deckbandring scheibenförmige Dichtspitzen, die integral mit dem Deckbandring verbunden sind, heraus, die sich in die gegenüberliegenden, feststehenden Mantelringsegmente im Gehäuse einschleifen und damit die Spaltdichtung optimieren. Derartige Dichtspitzen, wie sie auch aus DE-43 24 755 bekannt sind, schleifen sich beim Anstreifvorgang nicht nur ein, sondern werden dabei mit selbstverstärkender Tendenz und unter Schwächung des mechanisch extrem belasteten Ringmaterials aufgeheizt. Zusätzlich besteht der prinzipielle Nachteil daß beim Anstreifvorgang ein irreversibler Ausrieb der Mantelsegmente im Gehäuse erfolgt, was gleichzeitig zu einer Spaltvergrößerung führt.
  • Dichtungen, die Schaufeln mit integralen Deckbandsegmenten aufweisen, haben den Nachteil daß im Betrieb eine hohe Unrundheit des Deckbandringes und damit der Dichtspitzen auf dem Deckband auftritt, da die zwangsläufig unter Fliehkraft und Gaslasten stehenden Schaufeln eine periodische Unrundheit des Deckbandes verursachen, so daß Auswölbungen, Stufen und Spalte auf der Lauffläche gegenüber den Mantelsegmenten entstehen, die zu unakzeptablem Verschleiß und zu Leckagen führen.
  • Bei niedrigen Relativgeschwindigkeiten zwischen Rotor und Stator, wie sie in der Nähe der Wellenlager eines Turbotriebwerks auftreten, haben sich als Spaltdichtungen Bürstendichtungen bewährt. Bei den hohen Relativgeschwindigkeiten die zwischen einem Deckbandring und den feststehenden Mantelringsegmenten des Gehäuses auftreten, versagen jedoch herkömmliche Bürstendichtungen wegen der hohen Reibungswärme, die die Bürstenhaare verglühen läßt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtung anzugeben, die die Nachteile im Stand der Technik überwindet und insbesondere eine Verbesserung des Wirkungsgrades von Turbinentriebwerken erzielt, indem der Spalt zwischen Rotor und Stator vermindert wird.
  • Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der Deckbandring radial nach außen eine glatte Deckbandringoberfläche aufweist und von den Schaufeln radial verschieblich gehalten wird und aus den feststehenden Mantelringsegmenten des Gehäuses radial nach innen elastische Lamellenpakete herausragen und Anstreifflächen ausbilden, wobei die Unrundheittoleranz und die Rauhigkeit der radial äußeren Deckbandringoberfläcche, die Elastizität der Bauelemente und die Größe der Anstreiffläche jedes Bauelements derart aufeinander abgestimmt sind, daß ab einer kritischen Relativgeschwindigkeit zwischen radial äußerer Deckbandringoberfläche und Anstreiffläche ein aerodynamisches Aufgleiten der Anstreifflächen auf der äußeren Oberfläche des Deckbandringes erfolgt.
  • Damit wird vorteilhaft der Spalt zwischen Rotor und Stator auf einen vernachlässigbar dünnen Gasfilm zwischen den aufgleitenden Anstreifflächen und der Ringoberfläche reduziert. Dieser Gasfilm verhindert eine unmittelbare Berührung und Reibung zwischen den elastischen Lamellen und dem Deckbandring, so daß die Aufheizung der Lamellen und des Deckbandringes vernachlässigbar wird. Die radiale Verschieblichkeit der Schaufelspitzen in dem Deckbandring ist auf den Ausgleich der Wärmedehnungsunterschiede zwischen dem Rotor und seinen Schaufeln und dem Deckbandring begrenzt. Die Gefahr des Verglühens bei den hohen Relativgeschwindigkeiten zwischen Schaufelspitze bzw. Deckbandring und gehäuseseitigen Mantelringsegmenten, wie sie beim Übertragen herkömmlicher Dichtungsanordnungen mit Bürstenringsegmenten, wie sie beim Übertragen herkömmlicher Dichtungsanordnungen mit Bürstendichtungen auf hohe Umfangsgeschwindigkeiten besteht, ist mit der erfindungsgemäßen Lösung überwunden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtung ist die Dämpfungswirkung auf den Rotor. Insbesondere bei Rotoren aus Rotorscheibe mit integral verbundenen Schaufeln, die im Stand der Technik als BLISK bezeichnet werden, ist das Problem der Schwingungsdämpfung mit dem erfindungsgemäßen Dichtungssystem lösbar, indem die Masse des Deckbandringes und die Elastizität der Lamellen, sowie ihre Verformungsarbeit und ihre Reibarbeit untereinander auf das Schwingungsverhalten des Rotors abgestimmt werden. Die Schwingungen bei herkömmlichen aus Rotorscheibe und Schaufeln mit Schaufelfuß zusammengesetzten Laufrädern werden weitestgehend durch Reibkräfte zwischen Schaufelfuß und Rotorscheibe gedämpft.
  • Der Deckbandring ist vorzugsweise ein geschlossener selbstragender Ring aus faserverstärkten Materialien. Ein derartiger Ring ist in sich formstabil und nicht an das Ausdehnungsverhalten der Schaufeln gebunden, wie es bei den bekannten Deckbandringen der Fall ist. Damit stellt sich unter Betriebsbedingungen des Turbotriebwerks vorteilhaft eine äußerst geringe Unrundheittoleranz ein, die ein frühes Aufgleiten der Anstreifflächen auf der radial äußeren Deckbandringoberfläche des glatten Deckbandringes unterstützt, so daß die kritische Drehzahl, bei der das Aufgleiten einsetzt, erreicht wird, bevor die elastischen Bauteile durch übermäßiges Aufheizen mittels Reibungswärme beschädigt werden. Die Faserverstärkung des Deckbandringes hat den Vorteil, daß sich bei den unter Betriebsbedingungen auftretenden tangentialen Zugbelastungen der Deckbandring nicht, wie herkömmliche gefügte metallische Deckbandsegmente oder Deckbandringe, unzulässig aufweitet, da mit der Faserverstärkung sowohl der Elastizitätsmodul, bezogen auf das Gewicht, als auch die Bruchfestigkeit bezogen auf das Gewicht verbessert werden. Darüberhinaus ist ein Kunststoff als Matrixwerkstoff aufgrund der hohen Betriebstemperatur ungeeignet, so daß nur faserverstärkte Metall- oder Keramikringe den erfindungsgemäßen Anforderungen gerecht werden.
  • Vorzugsweise wird als Matrixmetall für den faserverstärkten glatten und extrem runden Deckbandring der vorliegenden Erfindung eine Titanbasis- oder Aluminiumbasislegierung eingesetzt. Während ein Deckbandring aus einer Titanbasislegierung ohne Faserverstärkung aufgrund der Titanfeuergefahr nicht einsetzbar ist, hat der faserverstärkte Deckbandring mit einer Titanbasislegierung den Vorteil, daß faserverstärktes Titan nicht titanfeuergefährdet ist. Die Einsatztemperaturen für Deckbandringe aus faserverstärkten Titanbasislegierungen reichen bis 550 °C. Faserverstärkte Deckbandringe mit Aluminiumbasislegierungen als Matrixmetall können bis 400 °C eingesetzt werden und wirken sogar titanfeuerhemmend. Die Deckbandringe aus faserverstärkter Aluminiumbasislegierung haben gegenüber Deckbandringen aus faserverstärkter Titanbasislegierung den Vorteil eines verbesserten Elastizitätsmoduls bezogen auf das Gewicht und verbesserter Festigkeitskenndaten bezogen auf das Gewicht.
  • Der Bezug auf das Gewicht ist von entscheidender Bedeutung, da das Gewicht ein Maß für die Masse ist, die die Fliehkräfte bei hoher Rotationsgeschwindigkeit bestimmt und damit die wirksame tangentiale Zugspannung im Deckbandring festlegt.
  • Für Betriebstemperaturen bis zu 750°C werden vorzugsweise faserverstärkte Deckbandringe mit intermetallischen Verbindungen als Matrixmetall eingesetzt. Derartige Betriebstemperaturen treten im wesentlichen in Verdichterstufen eines Turbotriebwerks auf. Bei Anwendungsfällen, die über den obigen Temperaturbereichen liegen, wie z. B. Turbinenstufen eines Turbotriebwerks,sind als Materialien für den Deckbandring faserverstärkte Keramiken zu verwenden.
  • Um eine verbesserte und minimale Unrundheittoleranz des Deckbandringes zu erreichen, weist das Deckbandring SiC-, B- oder C-Fasern auf. Diese erhöhen die Festigkeit des metallischen Deckbandringes und ermöglichen eine selbsttragende und formstabile Struktur des Deckbandringes unter allen Betriebsbedingungen, so daß ein Aufgleiten der elastischen Lamellen mit ihren Anstreifflächen begünstigt wird.
  • Insbesondere besteht der Deckbandring aus einem geschlossenen mit eingebetteten gewickelten Fasern hergestellten Ring einer Titanlegierung. Dazu kann die Faserwicklung kreuzweise und/oder parallel ausgeführt sein. Dieser Ring wird auf seiner radial äußeren Deckbandringoberfläche derart poliert, daß sich ein äußerst dünner Gasfilm zwischen den Anstreifflächen der elastischen Lamellen und der radial äußeren Deckbandringoberfläche störungsfrei ausbilden kann.
  • Zur Vergrößerung der Anstreiffläche und zur Erhöhung der Elastizität der Lamellenpakete werden diese radial nach innen in einem Nachlaufwinkel zur Rotationsrichtung zwischen 0 und 60 Grad zur Radialen angeordnet. Das hat den Vorteil, daß ein frühes Aufgleiten begünstigt wird. Dabei hat die 0-Grad Stellung den Vorteil, daß sie gegenüber Drehrichtungsänderungen unempfindlich ist und folglich die Gefahr von Beschädigungen bei Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten minimiert ist. Ein Nachlaufwinkel größer 0-Grad hat den Vorteil der Vergrößerung der aerodynamisch wirksamen Aufgleitfläche, so daß sich ein Gleitfilm bei niedrigerer Umdrehungsgeschwindigkeit einstellt, so daß ein Abheben der elastischen Lamellen der erfindungsgemäßen Dichtung beim Hochlaufen eines Turbotriebwerks früher einsetzt. Die Gefahr einer Beschädigung der glatten und runden Deckbandringoberfläche wird jedoch bei unbeabsichtigter Drehung in Gegenrichtung größer, da die Wahrscheinlichkeit einer Verspreizung oder Blockade durch die elastischen Elemenete beim Drehen in Gegenrichtung mit zunehmendem Nachlaufwinkel wächst.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Mantelringsegmente mit elastischen Lamellenpaketen axial hintereinander auf der Breite eines Deckbandringes angeordnet. Dadurch können vorteilhaft höhere Druckdifferenzen zwischen den abzudichtenden Räumen bei gleichzeitig geringerer Leckage abgedichtet werden.
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert.
    • Fig.1 zeigt eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Dichtung 10, die einen Spalt 1 zwischen zwei Räumen 2 und 3 unterschiedlichen Druckes in einer Verdichterstufe eines Turbotriebwerks abdichtet, wobei der Druck P2 im Raum 2 höher ist als der Druck P3 in Raum 3. Die Dichtung 10 ist im Bereich der Rotorschaufelspitzen 4 mit einem Deckbandring 5 auf den Schaufelspitzen 4 und gegenüberliegenden feststehenden Mantelringsegmenten 6 im Gehäuse 20 zur Abdichtung eines Spaltes 1 zwischen Rotor 7 und Stator 8 angeordnet. Der Rotor 7 rotiert im Betrieb um eine Achse 30 in Pfeilrichtung A.. Der Deckbandring 5 weist radial nach außen eine glatte radial äußere Deckbandringoberfläche 9 auf und ist nicht mit den Schaufeln 11 integral verbunden sonder wird radial veschieblich gegneüber den Schaufeln im Bereich der Schaufelspitzen 4 gehalten. Aus den feststehenden Mantelringsegmenten 6 des Gehäuses 20 ragen radial nach innen elastische Lamellen 12 heraus. Diese <lamellen 12 bilden Anstreifflächen 13 aus, wobei die Unrundheittoleranz und die Rauhigkeit der radial äußeren Deckbandringoberfläche 9, die Elastizität der Bauelemente 12 und die Größe der Anstreiffläche 13 jeder Lamelle derart aufeinander abgestimmt sind, daß ab einer kritischen Relativgeschwindigkeit zwischen radial äußerer Deckbandringoberfläche 9 und Anstreiffläche 13 ein aerodymamisches Aufgleiten der Anstreifflächen 13 auf der glatten Oberfläche 9 des Deckbandringes 5 erfolgt. Die selbsttragenden Eigenschaften des Deckbandringes werden einerseits durch eine Faserverstärkung, die in den metallischen Deckbandring 5 eingebettet ist, und andererseits durch die gleitverschiebliche Lagerung der Schaufelspitzen 4 in Führungsblöcken14, die radial innerhalb des Deckbandringes 5 befestigt sind, gewährleistet. Vorzugsweise sind die Führungsblöcke 14 mit der Innenoberfläche des Deckbandringes 15 verklebt, verlötet oder verschweißt. Ein minimaler Spalt 16 zwischen Schaufelspitze 4 und Innenoberfläche des Deckbandringes 5 verbleibt, um ein unterschiedliches Wärmeausdehnungsverhalten zwischen Schaufelblatt und Deckbandring zuzulassen, ohne den geschlossenen selbsttragenden Deckbandring 5 auszuwölben oder in anderer Weise durch die Schaufeln zu verformen, so daß die Unrundheit noch in den zulässigen Grenzen der Unrundheittoleranz für das Aufgleiten beim Betrieb des Turbotriebwerks verbleibt.
  • Alternativ zu Ausführungsformen mit Titanbasislegierungen oder intermetallischen Verbindungen kann bis zu einer Betriebstemperatur von 400 °C der Matrixwerkstoff des faserverstärkten Deckbandringes eine Aluminiumbasislegierung sein. Die faserverstärkte Aluminiumbasislegierung hat gegenüber der faserverstärkten Titanbasislegierung den Vorteil, eines noch günstigeren Elastizitätsmoduls bezogen auf das Gewicht, sowie anderer auf das Gewicht bezogener Festikeitskenndaten.
  • In einer anderen alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die als Dichtung in Turbinenstufen mit einer Betriebstemperaturen über 750 °C eingesetzt wird, ist das Matrixmaterial des faserverstärkten Deckbandringes eine Keramik, vorzugsweise aus faserverstärktem Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, Aluminiumoxid oder Zirkoniumoxid.

Claims (9)

  1. Dichtung für Turbotriebwerke im Bereich der Rotorschaufelspitzen mit einem Deckbandring auf den Schaufelspitzen und gegenüberliegenden, feststehenden Mantelringsegmenten im Gehäuse zur Abdichtung eines Spaltes zwischen Rotor und Stator, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckbandring (5) radial nach außen eine glatte Deckbandringoberfläche (9) aufweist und von den Schaufeln (11) radial verschieblich gehalten wird und aus den feststehenden Mantelringsegmenten des Gehäuses (20) radial nach innen elastische Lamellenpakete (12) herausragen und Anstreifflächen ausbilden, wobei die Unrundheittoleranz und die Rauigkeit der radial äußeren Deckbandringoberfläche (9), die Elastizität der Bauelemente (12) und die Größe der Anstreiffläche jedes Bauelements (12) derart aufeinander abgestimmt sind, daß ab einer kritischen Relativgeschwindigkeit zwischen radial äußerer Deckbandringoberfläche (9) und Anstreiffläche ein aerodynamisches Aufgleiten der Anstreifflächen auf der äußeren Oberfläche des Deckbandringes (5) erfolgt.
  2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckbandring (5) ein geschlossener selbstragender Ring aus faserverstärkten Materialien ist.
  3. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern des Deckbandringes (5) SiC-, B- oder C-Fasern sind.
  4. Dichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial eine Titanbasislegierung ist.
  5. Dichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial eine Aluminiumbasislegierung ist.
  6. Dichtung nach einem der Ansprüche2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial eine intermetallische Verbindung ist.
  7. Dichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial Keramik, vorzugsweise aus Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Alumimiumoxid oder Zirkoniumoxid ist.
  8. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Lamellenpakete (12) radial nach innen in einem Nachlaufwinkel zur Rotationsrichtung zwischen 0 und 60 Grad zur Radialen angeordnet sind.
  9. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere feststehende Mantelringsegmente mit elastischen Lamellenpaketen (12) axial hintereinander auf der Breite eines Deckbandringes (5) angeordnet sind.
EP96116641A 1995-11-11 1996-10-17 Lamellendichtung für Turbotriebwerke im Bereich der Rotorschaufelspitzen Expired - Lifetime EP0773347B1 (de)

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DE19542083 1995-11-11

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