EP1026367A1 - Rotorschaufelspitzenabdichtung einer Turbomaschine - Google Patents

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EP1026367A1
EP1026367A1 EP99101655A EP99101655A EP1026367A1 EP 1026367 A1 EP1026367 A1 EP 1026367A1 EP 99101655 A EP99101655 A EP 99101655A EP 99101655 A EP99101655 A EP 99101655A EP 1026367 A1 EP1026367 A1 EP 1026367A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sealing material
gap
blade tip
blade
fluid machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99101655A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Döpper
Beate Heimberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP99101655A priority Critical patent/EP1026367A1/de
Publication of EP1026367A1 publication Critical patent/EP1026367A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/20—Specially-shaped blade tips to seal space between tips and stator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F01D11/127—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 with a deformable or crushable structure, e.g. honeycomb

Definitions

  • the invention relates to a turbomachine, in particular a gas turbine, with a gap between a blade and a stationary component opposite the blade.
  • the invention further relates to a method for sealing of such a gap.
  • the invention also relates the production of a fluid machine.
  • U.S. Patent No. 4,936,745 discloses an abrasive ceramic gap seal for a gas turbine. Run blades of the gas turbine are rotatable in an annular flow channel of the gas turbine arranged. Each blade has a blade tip on. The blade tip is through a gap separated from an opposite flow channel wall in order to brushing the blade tip during rotation and to avoid the following damage.
  • the flow channel wall is along an annular walkway for the opposite blade tips with an abrasive ceramic coating. When touching The blade tip is covered by the ceramic coating Material removed. This material removal ensures that that the blade tips are touching not be harmed.
  • the ceramic coating is one zirconium compound stabilized with yttrium MCrAlY oxidation protection layer applied by means of plasma spraying is.
  • Such a layer system resists the thermal Loads in the hot gas duct. Due to the abrasion ability of the ceramic material becomes an effective gap seal provided, d. H. the space between the Blade tips and the flow channel wall is kept small, so that the amount of hot gas flowing through the gap and thus gap losses are kept small.
  • U.S. Patent No. 5,355,637 also discloses a gap seal using an abrasive, ceramic material. This is applied to the blade tip and contains cubic Boron nitride which is coated with aluminum nitride.
  • US Pat. No. 4,289,446 shows a durable gap seal by means of an abrasive ceramic material that part of the flow channel wall forming guide ring for the blades are applied. Under the ceramic material a porous metallic material is arranged, so that regarding one through warming up and cooling down processes resulting thermal load an increased service life of the layer system results.
  • the object of the invention is to provide a turbomachine with a durable and effective gap seal. Another task the invention is the specification of a method for sealing of a gap in a turbomachine. Finally is also an object of the invention to provide a method for the production of a turbomachine.
  • a turbomachine Problem solved by a fluid machine with a Blade which has a blade tip and with a resting component opposite the blade tip and with a gap between the blade tip and the stationary component, one by moving the blade deformable sealing material is arranged in the gap.
  • the invention is based on the finding that in one purely abrasive sealing material due to the cutting Cracks are introduced into the sealing material, which too local chipping and thus a reduced service life the gap seal can lead.
  • through the cutting removal of sealing material when brushing the Blade tips released material which is in the flow channel is carried away by the hot gas. This has one eroding effect for in the flow direction in the flow channel subsequently arranged blades result.
  • Farther are usually comparatively abrasive sealing materials hard ceramics, which may already be some damage to the blade tips can come to a streak. Especially with single crystals running blades can be problematic.
  • the ductility of the Sealing material an increased long-term stability of the sealing material safe against abrasive sealing materials because it hardly any training from increasing with time Cracking is coming. Furthermore, the sealing material is characterized by ductility so resilient that damage when touched almost excluded are.
  • the sealing material is so ductile that it is almost completely deformed and practically not removed.
  • the sealing material is preferably arranged on the blade tip. There is enough space for at the blade tip deformation of the sealing material, d. H. the sealing material can e.g. be displaced to the side deforming.
  • the sealing material is preferably on the stationary component arranged. This is particularly simple in terms of production technology, if not every blade tip with the sealing material to be coated.
  • the sealing material can also at the same time both on the blade tip and be arranged on the stationary component.
  • the turbomachine is preferably designed as a gas turbine.
  • the sealing material must be one gap-sealing effect even under high thermal loads can withstand the hot gas.
  • sealing material can also be of considerable importance in a steam turbine Be an advantage.
  • the sealing material preferably contains an intermetallic phase. At least one component of the sealing material is preferably selected from the group of the following compounds: NiAl, NiAlTaCr, FeAl, FeCrAl. Here are the first three examples of an intermetallic phase.
  • the sealing material preferably contains a silicide, in particular molybdenum silicide (MoSi 2 ). MoSi 2 is also an intermetallic phase.
  • the sealing material preferably consists entirely of one of the aforementioned substances.
  • the stationary component is preferably a guide ring for the Blade.
  • Cooling fluid can e.g. by the interior of the blade to the blade tip become. There it enters the flow channel through openings out. These openings also lead through the sealing material, when this is applied to the blade tip is.
  • the openings are preferably arranged so that there is film cooling by the cooling fluid.
  • the cooling fluid can also be used to cool the stationary component and in this case is directed to openings in the stationary component and exits into the flow channel from there. Here the openings pass through the sealing material when it is open the stationary component is applied.
  • purely abrasive Sealing materials can be removed by machining Sealing material for clogging the openings and out of them resulting in local overheating. This danger is significantly lower with the deformable sealing material, since at most there is a small amount of material removed could clog the openings.
  • the gap is preferably designed like a labyrinth.
  • a labyrinth seal With a labyrinth seal, the blade tip grips interlocked in the stationary component, d. H. in the stationary component and on the blade tip are projections against each other staggered so that a serpentine Flow path through the gap results. Even with one Training can be done on both the sealing tip on the blade as well as on the resting component or on both be upset.
  • the rotor blade and / or the stationary one is further preferred Component with an oxidation and / or corrosion protection layer coated, on which a ceramic thermal barrier coating is applied is.
  • a layer system serves to protect the components exposed to hot gas before thermal overload.
  • the sealing material is in this version applied to the protective layer system.
  • According to the invention is based on a method for sealing a Column-directed task solved by a method for Sealing a gap between a blade tip and a stationary component of a turbomachine, in particular a gas turbine by moving the blade a sealing material is deformed in the gap so that in Gap almost no free space remains.
  • a fluid machine directed problem solved by a Procedure in which on a blade tip of a blade and / or on one of the rotor blade tips in the turbomachine opposite resting component, a deformable Sealing material for sealing a gap between the blade tip and the stationary component in the turbomachine is applied.
  • the sealing material is preferably by means of a thermal Spraying process, e.g. Electron beam physical vapor deposition or thermal plasma spraying. Prefers the sealing material is evaporated.
  • the sealing material is preferably only on the blade tip upset.
  • a silicide in particular molybdenum silicide (MoSi 2 ), is more preferably used as the sealing material.
  • An intermetallic phase is preferably used as the sealing material.
  • a turbomachine designed as a gas turbine 1.
  • a combustion chamber 5 connects to a compressor 3.
  • a turbine part in turn connects to the combustion chamber 5 7 on.
  • the turbine part 7 comprises an annular channel-shaped flow channel 9 with a flow channel wall 10.
  • In the flow channel 9 are alternately successive guide vanes 11 and blades 13 arranged.
  • Each vane 11 and each blade 13 is in a respective ring of guide blades 11 or arranged by blades 13 and covered the height of the widening in the flow direction Flow channel 9.
  • Each blade 13 has a blade tip 14 on.
  • the blades 13 are with their Blade tip 14 arranged opposite a stationary component 15, the resting component 15 forms part of the flow channel wall 10 forms.
  • the component at rest 15 a respective one assigned to a moving blade ring Guide ring for the blades 13.
  • a sealing material 19 arranged in the gap 17.
  • This sealing material 19 is deformable so that when the blade tips rub against the sealing material 19 brought about a deformation of the sealing material 19 will that the surfaces of the blade tip 14 and adapt the sealing material 19 to each other. This leads to, that a space between the blade tip 14 and the Sealing material 19 remains very small and thus gap losses be practically avoided, that is, the amount of by the Gap 17 flowing hot gas is small.
  • the guide ring 15 is made from a base material 31.
  • an oxidation and corrosion protection layer 33 applied, preferably an MCrAlY coating.
  • a ceramic Thermal insulation layer preferably based on zirconium.
  • the sealing material is on the ceramic thermal insulation layer 35 19 applied.
  • FIG. 3 schematically shows a labyrinth-like embodiment of the Gap 17.
  • Towards these ledges 51 are offset in the spaces between the Protrusions 51 engaging counter-protrusions 53 on the blade tip 14 arranged.
  • the blade tip 14 together with the counter protrusions 53 with the sealing material 19 coated.
  • touching the blade 13 comes to the stationary component 15 there is a deformation of the sealing material 19 with the above Advantages.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine (1), insbesondere eine Gasturbine, bei der in einem Spalt (17) zwischen Laufschaufeln (13) und einem diesen gegenüber liegenden ruhenden Bauteil (15) ein verformbares Dichtmaterial (19) mit einer vergleichsweise hohen Duktilität angeordnet ist, so daß das Dichtmaterial (19) bei einem Anstreifen der Laufschaufeln (13) am ruhenden Bauteil (15) verformt wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Gasturbine, mit einem Spalt zwischen einer Laufschaufel und einem der Laufschaufel gegenüberliegendem ruhenden Bauteil. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Abdichtung eines solchen Spaltes. Die Erfindung betrifft auch die Herstellung einer Strömungsmaschine.
Die US-PS 4 936 745 offenbart eine abrasive keramische Spaltdichtung für eine Gasturbine. Lauf schaufeln der Gasturbine sind drehbar in einem ringförmigen Strömungskanal der Gasturbine angeordnet. Jede Laufschaufel weist eine Laufschaufelspitze auf. Die Laufschaufelspitze ist durch einen Spalt von einer gegenüberliegenden Strömungskanalwand getrennt, um ein Anstreifen der Laufschaufelspitze bei der Rotation und daraus eventuell folgende Schäden zu vermeiden. Die Strömungskanalwand ist entlang eines ringförmigen Laufweges für die gegenüberliegenden Laufschaufelspitzen mit einer abrasiven keramischen Beschichtung versehen. Bei einem Anstreifen der Laufschaufelspitzen wird von der keramischen Beschichtung Material abgetragen. Durch diese Materialabtragung wird sichergestellt, daß die Laufschaufelspitzen bei dem Anstreifen nicht geschädigt werden. Die keramische Beschichtung ist eine mit Yttrium stabilisierte Zirkonverbindung die auf eine MCrAlY-Oxidationsschutzschicht mittels Plasmaspritzen aufgebracht ist. Ein solches Schichtsystem widersteht den thermischen Belastungen im Heißgaskanal. Durch die Abrasionsfähigkeit des keramischen Materials wird eine wirkungsvolle Spaltdichtung bereitgestellt, d. h. der Freiraum zwischen den Laufschaufelspitzen und der Strömungskanalwand wird klein gehalten, so daß die Menge von durch den Spalt strömendem Heißgas und damit Spaltverluste klein gehalten werden.
Die US-PS 5 355 637 offenbart ebenfalls eine Spaltdichtung mittels eines abrasiven, keramischen Materials. Dieses ist auf die Laufschaufelspitze aufgebracht und enthält kubisches Bornitrid welches mit Aluminiumnitrid beschichtet ist.
Eine weitere Laufschaufelspitzenbeschichtung mittels eines Oxides auf Zirkon-Basis offenbart die US-PS 5 743 013. Durch makroskopische Risse, die senkrecht zur Beschichtungsebene verlaufen, werden die Eigenschaften hinsichtlich einer thermischen Ermüdung des Materiales verbessert.
Die US-PS 4 289 446 zeigt eine haltbare Spaltdichtung mittels eines abrasiven keramischen Materiales, welches auf einen, einen Teil der Strömungskanalwand bildenden Führungsring für die Laufschaufeln aufgebracht ist. Unter dem keramischen Material ist ein poröses metallisches Material angeordnet, so daß sich hinsichtlich einer durch Aufwärm- und Abkühlprozesse entstehenden thermischen Belastung eine erhöhte Lebensdauer des Schichtsystems ergibt.
Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer Strömungsmaschine mit einer haltbaren und wirksamen Spaltdichtung. Weitere Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Verfahrens zur Abdichtung eines Spaltes in einer Strömungsmaschine. Schließlich ist auch Aufgabe der Erfindung die Angabe eines Verfahrens zur Herstellung einer Strömungsmaschine.
Erfindungsgemäß wird die auf eine Strömungsmaschine gerichtete Aufgabe gelöst durch eine Strömungsmaschine mit einer Laufschaufel, die eine Laufschaufelspitze aufweist und mit einem der Laufschaufelspitze gegenüberliegenden ruhenden Bauteil und mit einem Spalt zwischen der Laufschaufelspitze und dem ruhenden Bauteil, wobei ein durch eine Bewegung der Laufschaufel verformbares Dichtmaterial im Spalt angeordnet ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei einem rein abrasiv wirkenden Dichtmaterial durch die spanende Abtragung Risse in das Dichtmaterial eingebracht werden, die zu einem lokalen Abplatzen und damit zu einer verringerten Lebensdauer der Spaltdichtung führen können. Zudem wird durch das spanende Abtragen von Dichtmaterial beim Anstreifen der Laufschaufelspitzen Material freigesetzt, welches im Strömungskanal durch das Heißgas mitgerissen wird. Dies hat eine erodierende Wirkung für in Strömungsrichtung im Strömungskanal nachfolgend angeordnete Schaufeln zu Folge. Weiterhin sind abrasiv wirkende Dichtmaterialien in der Regel vergleichsweise harte Keramiken, bei denen unter Umständen schon zu einer gewissen Beschädigung der Laufschaufelspitzen bei einem Anstreifen kommen kann. Insbesondere bei einkristallin ausgeführten Laufschaufeln kann dies problematisch sein.
Mit der Erfindung wird ein ganz anderer Weg zur Abdichtung des Spaltes eingeschlagen. Die abrasive, spanende Abtragung von Dichtmaterial wird zumindest teilweise durch eine plastische Verformung des Dichtmaterials ersetzt. Dies setzt die Verwendung neuartiger Dichtmaterialien voraus, die eine gewisse Mindestduktilität aufweisen müssen. Durch diese Mindestduktilität wird das Material bei einem Anstreifen der Laufschaufeln verformt, so daß sich die aufeinander abgleitenden Oberflächen aneinander anpassen. Hierdurch wird eine nahezu optimale Spaltdichtung erreicht, d. h. der Freiraum zwischen der Laufschaufelspitze und dem gegenüberliegenden ruhenden Bauteil ist sehr klein. Gleichzeitig wird aber allenfalls ein geringer Teil an Dichtmaterial spanend abgetragen, so daß allenfalls ein geringer Materialeintrag in den Strömungskanal erfolgt. Schließlich stellt die Duktilität des Dichtmateriales eine erhöhte Langzeitstabilität des Dichtmaterials gegenüber abrasiven Dichtmaterialien sicher, da es kaum zu einer Ausbildung von sich mit der Zeit vergrößernden Rissen kommt. Weiterhin ist das Dichtmaterial durch die Duktilität so nachgiebig, daß Schäden bei einem Anstreifen nahezu ausgeschlossen sind.
Vorzugsweise ist das Dichtmaterial so duktil, daß es nahezu vollständig verformt und praktisch nicht abgetragen wird.
Bevorzugt ist das Dichtmaterial an der Laufschaufelspitze angeordnet. An der Laufschaufelspitze ist ausreichend Platz für eine Verformung des Dichtmateriales, d. h. das Dichtmaterial kann z.B. zur Seite verformend verdrängt werden.
Vorzugsweise ist das Dichtmaterial an dem ruhenden Bauteil angeordnet. Dies ist insbesondere fertigungstechnisch einfach, wenn nicht jede Laufschaufelspitze mit dem Dichtmaterial beschichtet werden soll. Das Dichtmaterial kann aber auch gleichzeitig sowohl auf der Laufschaufelspitze als auch an dem ruhenden Bauteil angeordnet sein.
Vorzugsweise ist die Strömungsmaschine als Gasturbine ausgeführt. Bei einer Gasturbine muß das Dichtmaterial außer einer spaltdichtenden Wirkung auch den hohen thermischen Belastungen durch das Heißgas widerstehen können. Ein verformbares Dichtmaterial kann aber auch bei einer Dampfturbine von erheblichem Vorteil sein.
Bevorzugtermaßen enthält das Dichtmaterial eine intermetallische Phase. Vorzugsweise wird zumindest ein Bestandteil des Dichtmateriales ausgewählt aus der Gruppe folgender Verbindungen: NiAl, NiAlTaCr, FeAl, FeCrAl. Dabei sind die drei erstgenannten Beispiele für eine intermetallische Phase. Vorzugsweise enthält das Dichtmaterial ein Silicid, insbesondere Molybdänsilicid (MoSi2). Auch MoSi2 ist eine intermetallische Phase. Vorzugsweise besteht das Dichtmaterial vollständig aus einem der vorgenannten Stoffe.
Bevorzugt ist das ruhende Bauteil ein Führungsring für die Laufschaufel.
Vorzugsweise sind im Dichtmaterial Öffnungen für ein Ausströmen eines Kühlfluides vorgesehen. Kühlfluid kann z.B. durch das Innere der Laufschaufel zur Laufschaufelspitze geführt werden. Dort tritt es über Öffnungen in den Strömungskanal aus. Diese Öffnungen führen auch durch das Dichtmaterial hindurch, wenn dieses auf die Laufschaufelspitze aufgebracht ist. Dabei sind die Öffnungen vorzugsweise so angeordnet, daß sich eine Filmkühlung durch das Kühlfluid ergibt. Das Kühlfluid kann aber auch zur Kühlung des ruhenden Bauteils dienen und wird in diesem Falle zu Öffnungen im ruhenden Bauteil geleitet und tritt von dort in den Strömungskanal aus. Dabei durchziehen die Öffnungen das Dichtmaterial, wenn dieses auf das ruhende Bauteil aufgebracht ist. Bei rein abrasiv wirkenden Dichtmaterialien kann es durch die spanende Abtragung von Dichtmaterial zu einem Verstopfen der Öffnungen und daraus resultierend zu einer lokalen Überhitzung kommen. Diese Gefahr ist bei dem verformbaren Dichtmaterial wesentlich geringer, da allenfalls ein geringer Materialabtrag erfolgt, der die Öffnungen verstopfen könnte.
Bevorzugtermaßen ist der Spalt labyrinthartig ausgebildet. Bei einer Labyrinthdichtung greift die Laufschaufelspitze verzahnt in das ruhende Bauteil ein, d. h. im ruhenden Bauteil und auf der Laufschaufelspitze sind Vorsprünge gegeneinander versetzt so angeordnet, daß sich ein serpentinenartiger Strömungsweg durch den Spalt ergibt. Auch bei einer solchen Ausbildung kann das Dichtmaterial sowohl auf auf der Laufschaufelspitze als auch auf dem ruhenden Bauteil oder auf beiden aufgebracht sein.
Weiter bevorzugt ist die Laufschaufel und/oder das ruhende Bauteil mit einer Oxidations- und/oder Korrosinsschutzschicht beschichtet, auf die eine keramische Wärmedämmschicht aufgebracht ist. Ein solches Schichtsystem dient dem Schutz, der dem Heißgas ausgesetzten Bauteile vor einer thermischen Überbeanspruchung. Das Dichtmaterial ist bei dieser Ausführung auf das Schutzschichtsystem aufgebracht.
Erfindungsgemäß wird die auf ein Verfahren zur Abdichtung eines Spaltes gerichtete Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Abdichtung eines Spaltes zwischen einer Laufschaufelspitze und einem ruhenden Bauteil einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Gasturbine, wobei durch eine Bewegung der Laufschaufel ein Dichtmaterial im Spalt so verformt wird, daß im Spalt nahezu kein Freiraum verbleibt.
Die Vorteile eines solchen Verfahrens ergeben sich entsprechend den obigen Ausführungen zu den Vorteilen einer Strömungsmaschine.
Erfindungsgemäß wird die auf ein Verfahren zur Herstellung einer Strömungsmaschine gerichtete Aufgabe gelöst durch ein Verfahren, bei dem auf eine Laufschaufelspitze einer Laufschaufel und/oder auf ein der Laufschaufelspitze in der Strömungsmaschine gegenüberliegendes ruhendes Bauteil, ein verformbares Dichtmaterial zur Abdichtung eines Spaltes zwischen der Laufschaufelspitze und dem ruhenden Bauteil in der Strömungsmaschine aufgebracht wird.
Die Vorteile dieses Verfahrens ergeben sich entsprechend den obigen Ausführungen zu den Vorteilen der Strömungsmaschine.
Vorzugsweise wird das Dichtmaterial mittels eines thermischen Spritzverfahrens, z.B. Electron Beam Physical Vapor Deposition oder thermisches Plasmaspritzen, aufgebracht. Bevorzugt wird das Dichtmaterial aufgedampft.
Vorzugsweise wird das Dichtmaterial nur auf der Laufschaufelspitze aufgebracht.
Weiter bevorzugt wird als Dichtmaterial ein Silicid, insbesondere Molybdänsilicid, (MoSi2) verwendet. Bevorzugtermaßen wird als Dichtmaterial eine intermetallische Phase verwendet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen teilweise schematisch und nicht maßstäblich:
FIG 1
eine Gasturbine
FIG 2
einen Ausschnitt eines an einem Führungsring angeordneten Laufschaufelkranzes und
FIG 3
eine Labyrinthspaltdichtung.
Gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung.
FIG 1 zeigt eine als Gasturbine ausgeführte Strömungsmaschine 1. An einen Verdichter 3 schließt sich eine Brennkammer 5 an. An die Brennkammer 5 schließt sich wiederum ein Turbinenteil 7 an. Das Turbinenteil 7 umfaßt einen ringkanalförmigen Strömungskanal 9 mit einer Strömungskanalwand 10. In dem Strömungskanal 9 sind abwechselnd nacheinander Leitschaufeln 11 und Laufschaufeln 13 angeordnet. Jede Leitschaufel 11 und jede Laufschaufel 13 ist in einem jeweiligen Kranz von Leitschaufeln 11 bzw. von Laufschaufeln 13 angeordnet und überdeckt die Höhe des sich in Strömungsrichtung erweiternden Strömungskanales 9. Jede Laufschaufel 13 weist eine Laufschaufelspitze 14 auf. Die Laufschaufeln 13 sind mit ihrer Laufschaufelspitze 14 einem ruhenden Bauteil 15 gegenüber angeordnet, wobei das ruhende Bauteil 15 einen Teil der Strömungskanalwand 10 bildet. Insbesondere ist das ruhende Bauteil 15 ein jeweiliger, einem Laufschaufelkranz zugeordneter Führungsring für die Laufschaufeln 13. Zwischen den Laufschaufelspitzen 14 und den ruhenden Bauteilen 15 verbleibt jeweils ein Spalt 17. In dem Spalt 17 ist ein Dichtmaterial 19 angeordnet. Dieses Dichtmaterial 19 ist verformbar, so daß bei einem Anstreifen der Laufschaufelspitzen am Dichtmaterial 19 eine Verformung des Dichtmateriales 19 so herbeigeführt wird, daß sich die Oberflächen der Laufschaufelspitze 14 und des Dichtmateriales 19 aneinander anpassen. Dies führt dazu, daß ein Freiraum zwischen der Laufschaufelspitze 14 und dem Dichtmaterial 19 sehr klein bleibt und somit Spaltverluste praktisch vermieden werden, daß heißt die Menge von durch den Spalt 17 strömendem Heißgas ist gering. Herkömmliche Spaltdichtungen mittels rein abrasiven Dichtmaterialien, also durch einen spanenden Abtrag von Dichtmaterial, haben den Nachteil, daß bei einem Anstreifen der Laufschaufelspitzen 14 erhebliche Mengen an Dichtmaterial in den Strömungskanal 9 eingetragen werden, welche eine schädigende, erodierende Wirkung auf nachfolgende Schaufeln haben können. Weiterhin können bei solchen rein abrasiven Materialien in erheblichem Maße sich ausbreitende Risse im Dichtmaterial hervorgerufen werden, die ein Abplatzen und damit eine Lebensdauerverringerung der Spaltdichtungsbeschichtung hervorrufen. Durch das sich verformende Dichtmaterial 19 werden diese Nachteile vermieden. Das Dichtmaterial 19 kann auch auf der Laufschaufelspitze 14 angeordnet sein.
FIG 2 zeigt einen Ausschnitt eines aus Laufschaufeln 13 aufgebauten Laufschaufelkranzes 13a. Die Laufschaufeln 13 werden mit ihren Laufschaufelspitzen 14 an einem als Führungsring ausgebildeten ruhenden Bauteil 15 geführt. Der Führungsring 15 ist aus einem Grundmaterial 31 gefertigt. Auf das Grundmaterial 31 ist eine Oxidations- und Korrosionsschutzschicht 33 aufgebracht, vorzugsweise eine MCrAlY-Beschichtung. Auf diese Oxidations- und Korrosionsschutzschicht 33 ist eine keramische Wärmedämmschicht, vorzugsweise auf Zirkonbasis, aufgebracht. Auf die keramische Wärmedämmschicht 35 ist das Dichtmaterial 19 aufgebracht. Dies besteht vorzugsweise aus einer intermetallischen Phase, besonders bevorzugt Molybdänsilicid, dieses Material weist eine so hohe Duktilität auf, daß sich bei einer Bewegung der Laufschaufeln 13, mit einem Anstreifen der Laufschaufeln 13 am Dichtmaterial 19 eine Verformung des Dichtmateriales 19 ergibt. Dies ist in Form einer Grube 41 im Dichtmaterial 19 für eine der Laufschaufeln 13 beispielhaft dargestellt. Über Öffnungen 37 tritt Kühlluft 39 durch den Führungsring 15 und durch das darauf aufgebrachte Schichtsystem in den Strömungskanal aus.
FIG 3 zeigt schematische eine labyrinthartige Ausführung des Spaltes 17. Auf der Oberfläche des ruhenden Bauteiles 15 sind zahnartige Vorsprünge 51 angeordnet. Gegenüber diesen Vorsprüngen 51 versetzt sind in die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen 51 eingreifende Gegenvorsprünge 53 auf der Laufschaufelspitze 14 angeordnet. Dabei ist die Laufschaufelspitze 14 zusammen mit den Gegenvorsprüngen 53 mit dem Dichtmaterial 19 beschichtet. Durch das verzahnende Ineinandergreifen von Laufschaufelspitze 14 und dem ruhenden Bauteil 15 ergibt sich ein serpentinenartiger Weg im Spalt 17. Dies erhöht den Strömungswiderstand für durch den Spalt 17 strömendes Heißgas und erhöht damit die Dichtwirkung. Bei einem Anstreifen der Laufschaufel 13 an dem ruhenden Bauteil 15 kommt es zu einer Verformung des Dichtmateriales 19 mit den obengenannten Vorteilen.

Claims (15)

  1. Strömungsmaschine (1) mit
    a) einer Laufschaufel (13), die eine Laufschaufelspitze (14) aufweist und
    b) einem der Laufschaufelspitze (14) gegenüberliegenden ruhenden Bauteil (15) und
    c) mit einem Spalt (17) zwischen der Laufschaufelspitze (14) und dem ruhenden Bauteil (15),
    dadurch gekennzeichnet, daß ein durch eine Bewegung der Laufschaufel (13) verformbares Dichtmaterial (19) im Spalt (17) angeordnet ist.
  2. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmaterial (19) an der Laufschaufelspitze (14) angeordnet ist.
  3. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmaterial (19) an dem ruhenden Bauteil (15) angeordnet ist.
  4. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch eine Ausführung als Gasturbine.
  5. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmaterial (19) ein als intermetallische Phase vorliegendes Material enthält.
  6. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmaterial (19) ein Silicid enthält, insbesondere MoSi2.
  7. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Bestandteil des Dichtmateriales (19) ausgewählt wird aus der Gruppe folgender Verbindungen: NiAl, NiAlTaCr, FeAl, FeCrAl.
  8. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das ruhende Bauteil (15) ein Führungsring für die Laufschaufel (13) ist.
  9. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß im Dichtmaterial (19) Öffnungen (37) für ein Ausströmen eines Kühlfluides (39) vorgesehen sind.
  10. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (17) labyrinthartig ausgebildet ist.
  11. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschaufel (13) und/oder das ruhende Bauteil (15) mit einer Oxidations- und/oder Korrosionsschutzschicht (33) beschichtet ist bzw. sind, auf die eine keramische Wärmedämmschicht (35) aufgebracht ist.
  12. Verfahren zur Abdichtung eines Spaltes (17) zwischen einer Laufschaufelspitze (14) und einem ruhenden Bauteil (15) einer Strömungsmaschine (1), insbesondere einer Gasturbine, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Bewegung der Laufschaufel (13) ein Dichtmaterial (19) im Spalt (17) so verformt wird, daß im Spalt (17) allenfalls ein geringfügiger Freiraum verbleibt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmaterial (19) an der Laufschaufelspitze (14) angeordnet wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtmaterial (19) ein Silicid, insbesondere MoSi2, verwendet wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß für das Dichtmaterial (19) ein als intermetallische Phase vorliegendes Material verwendet wird.
EP99101655A 1999-02-05 1999-02-05 Rotorschaufelspitzenabdichtung einer Turbomaschine Withdrawn EP1026367A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2309098A1 (de) * 2009-09-30 2011-04-13 Siemens Aktiengesellschaft Profil und zugehörige Leitschaufel, Laufschaufel, Gasturbine und Strömungsmaschine
CN113090341A (zh) * 2021-05-14 2021-07-09 中国航发湖南动力机械研究所 一种能适应转子双向旋转的指尖密封装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4289446A (en) 1979-06-27 1981-09-15 United Technologies Corporation Ceramic faced outer air seal for gas turbine engines
US4540336A (en) * 1984-04-19 1985-09-10 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Oxidizing seal for a turbine tip gas path
US4936745A (en) 1988-12-16 1990-06-26 United Technologies Corporation Thin abradable ceramic air seal
US5238364A (en) * 1991-08-08 1993-08-24 Asea Brown Boveri Ltd. Shroud ring for an axial flow turbine
US5355637A (en) 1991-06-04 1994-10-18 Rolls-Royce Plc Abrasive medium

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4289446A (en) 1979-06-27 1981-09-15 United Technologies Corporation Ceramic faced outer air seal for gas turbine engines
US4540336A (en) * 1984-04-19 1985-09-10 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Oxidizing seal for a turbine tip gas path
US4936745A (en) 1988-12-16 1990-06-26 United Technologies Corporation Thin abradable ceramic air seal
US5355637A (en) 1991-06-04 1994-10-18 Rolls-Royce Plc Abrasive medium
US5238364A (en) * 1991-08-08 1993-08-24 Asea Brown Boveri Ltd. Shroud ring for an axial flow turbine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2309098A1 (de) * 2009-09-30 2011-04-13 Siemens Aktiengesellschaft Profil und zugehörige Leitschaufel, Laufschaufel, Gasturbine und Strömungsmaschine
US20120230818A1 (en) * 2009-09-30 2012-09-13 Andrew Shepherd Airfoil and corresponding guide vane, blade, gas turbine and turbomachine
CN113090341A (zh) * 2021-05-14 2021-07-09 中国航发湖南动力机械研究所 一种能适应转子双向旋转的指尖密封装置

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