EP1711689A1 - Dichtungsanordnung - Google Patents

Dichtungsanordnung

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EP1711689A1
EP1711689A1 EP05706719A EP05706719A EP1711689A1 EP 1711689 A1 EP1711689 A1 EP 1711689A1 EP 05706719 A EP05706719 A EP 05706719A EP 05706719 A EP05706719 A EP 05706719A EP 1711689 A1 EP1711689 A1 EP 1711689A1
Authority
EP
European Patent Office
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rotor
walls
sealing
honeycomb
rotation
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EP05706719A
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English (en)
French (fr)
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EP1711689B1 (de
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Reinhold Meier
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines GmbH
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Publication date
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Application granted granted Critical
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    • 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
    • F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • 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
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • 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
    • 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
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/28—Three-dimensional patterned
    • F05D2250/283—Three-dimensional patterned honeycomb
    • 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
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape

Definitions

  • the invention relates to a sealing arrangement, in particular for a gas turbine or an aircraft engine, according to the preamble of patent claim 1.
  • Gas turbines consist of several assemblies, for example a fan, a combustion chamber, preferably several compressors and several turbines.
  • the preferably several turbines are in particular a high-pressure turbine and a low-pressure turbine, and the several compressors are in particular a high-pressure compressor and a low-pressure compressor.
  • a plurality of guide vane rings are positioned one behind the other in a turbine and a compressor of a gas turbine in the axial direction or in the flow direction of the gas turbine, each guide vane ring having a plurality of guide vanes which are arranged distributed over the circumference.
  • a rotor blade ring which has a plurality of rotor blades, is positioned between each two adjacent guide vane rings. The rotor blades are assigned to a rotor and rotate together with the rotor with respect to a fixed housing and also the guide vanes of the guide vane rings, which are also designed to be stationary.
  • honeycomb seal comprising a plurality of honeycomb sealing cells to the stator, that is to say the fixed housing or the radially inner ends of the stationary guide vanes, the honeycomb sealing cells being separated from one another by walls.
  • the walls that separate the honeycomb cells of the honeycomb seal run exactly in the radial direction, so that, for example, the sealing fins are oriented perpendicular to the walls of the honeycomb sealing cells that run transversely to the direction of rotation of the sealing fins.
  • the rotor in particular the sealing fin
  • the rotor is rubbed into the stator-side honeycomb seal, the rotor therefore strikes the walls of the honeycomb seal cells perpendicular to the direction of rotation of the honeycomb seal cells in the axial direction of view, as a result of which the rotation or rotation of the rotor is opposed by a resistance force.
  • Walls of the honeycomb sealing cells that run in this way are in fact relatively stiff, as a result of which the walls of the honeycomb sealing cells hardly deform.
  • the rotor, in particular the sealing fin runs into the honeycomb seal, the walls of the honeycomb sealing cells are removed at least in certain areas according to the prior art. Accordingly, the honeycomb seal is damaged and the gap to be sealed is enlarged, which is disadvantageous overall.
  • the present invention is based on the problem of creating a novel sealing arrangement, in particular for a gas turbine or an aircraft engine.
  • a sealing arrangement according to claim 1 At least the walls of the honeycomb sealing cells which run transversely to the direction of rotation of the rotor are positioned radially obliquely in the direction of rotation of the rotor.
  • the walls of the honeycomb sealing cells running transversely to the direction of rotation of the rotor are inclined radially in the direction of rotation of the rotor. Accordingly, the walls of the sealing cells no longer run perpendicular to the rotor, in particular to the rotor-side sealing fins in the axial direction of view, but rather these walls run at a certain angle to the rotor.
  • This provides a deformability of the walls of the honeycomb seal cells, so that when the rotor, in particular the sealing fins on the rotor side, is rubbed into the honeycomb seal, the walls are prevented from being worn or cracked.
  • an effective sealing of a gap between a rotor and a stator is therefore possible.
  • the walls of the honeycomb sealing cells running transversely to the direction of rotation of the rotor are preferably inclined in the direction of rotation of the rotor such that edges of these walls facing the rotor are offset in relation to the rotor in the direction of rotation of the rotor.
  • the edges of these walls facing the rotor and / or the edges of these walls facing away from the rotor are curved or run in a straight line.
  • the walls of the honeycomb sealing cells which run in the direction of rotation of the rotor are also inclined.
  • Figure 1 is a highly schematic side view in the axial direction of view of a honeycomb seal of a sealing arrangement according to the prior art comprising several honeycomb sealing cells.
  • FIG. 2 shows a highly schematic plan view in the radial direction of view of the honeycomb seal according to FIG. 1 comprising a plurality of honeycomb sealing cells;
  • FIG. 3 shows a highly schematic side view in the axial direction of view of a honeycomb seal of a sealing arrangement comprising a plurality of honeycomb sealing cells according to a first exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows a highly schematic plan view in the radial direction of view of the honeycomb seal according to FIG. 3 comprising several honeycomb sealing cells;
  • FIG. 5 shows a highly schematic plan view in the radial viewing direction of a honeycomb seal of a sealing arrangement comprising a plurality of honeycomb sealing cells, according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows a highly schematic plan view in the radial direction of view of a honeycomb seal of a sealing arrangement comprising a plurality of honeycomb sealing cells according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 and 2 show a highly schematized honeycomb seal 10 of a sealing arrangement according to the prior art between a rotor, not shown, and a stator, also not shown, of a gas turbine.
  • 1 shows a schematic side view of the honeycomb seal 10 in the axial direction of view
  • FIG. 2 shows a schematic top view sees the same in a radial viewing direction.
  • the X-coordinate of the coordinate systems shown is the radial direction
  • the Y-coordinate is the circumferential direction
  • the Z-coordinate is the axial direction. 1 can be seen on the XY plane, in the radial direction of FIG. 2 one can see the YZ plane.
  • the honeycomb seal 10 is formed by a plurality of honeycomb seal cells 11, the honeycomb seal rows 11 in FIGS. 1 and 2 having a rectangular cross-sectional area. At this point it should be pointed out that the honeycomb seals can of course also have a hexagonal cross-sectional profile.
  • honeycomb seal cells 11 of the honeycomb seal 10 are delimited by several walls. For the purposes of the present invention, a distinction should be made between walls which run transversely or longitudinally to the direction of rotation of a rotor.
  • the direction of rotation of a rotor not shown, is illustrated in FIGS. 1 and 2 by an arrow 12.
  • Walls of the honeycomb seal cells 11 which run transversely to the direction of rotation 12 are identified by the reference number 13
  • walls of the honeycomb seal cells 11 which run longitudinally or parallel to the direction of rotation 12 are identified by the reference number 14.
  • the walls 13 extending transversely to the direction of rotation of the rotor form a resistance for the rotor 12, since walls 13 designed in this way are relatively rigid and can deform only slightly, if at all.
  • the walls 13 are accordingly removed and thus damaged.
  • FIGS. 3 and 4 show a honeycomb seal 15 of a sealing arrangement according to the invention according to a first embodiment of the invention in different representations or viewing directions, the viewing directions of FIGS. 3 and 4 corresponding to the viewing directions of FIGS. 1 and 2.
  • the honeycomb seal 15 of FIGS. 3 and 4 also consists of several honeycomb seal cells 16, the honeycomb seal cells 16 having a rectangular contour in cross section.
  • the honeycomb sealing cells 16 are in turn delimited by a plurality of walls, which in the sense of the present invention fertilizer are aligned optimally relative to the direction of rotation (arrow 17) of a rotor.
  • the walls 18 of the honeycomb sealing cells 17, which run transversely to the direction of rotation of the rotor, are set radially obliquely in the direction of rotation of the rotor. This can best be seen in FIG. 3 (corresponds to the axial viewing direction), from which the radial inclination of the walls 18 can be seen.
  • the walls 18 of the honeycomb sealing cells 16, which run transversely to the direction of rotation 17 of the rotor, are inclined such that an edge 20 facing the rotor is offset in the direction of rotation of the rotor relative to an edge 21 facing away from the rotor, which means that the edge 20 facing the rotor is positioned in the direction of rotation 17 forward or downstream of the edge 21 facing away from the rotor.
  • the offset edges 20 and 21 of the walls 18 running transversely to the direction of rotation 17 of the rotor are shown as lines running parallel to one another. The edges 20, 21 of the walls 18 therefore run in a straight line.
  • FIGS. 5 and 6 show two further exemplary embodiments of honeycomb seals or sealing arrangements according to the invention. Since the exemplary embodiments of FIGS. 5 and 6 essentially correspond to the exemplary embodiment of FIGS. 3 and 4, the same reference numbers are used to avoid unnecessary repetitions for the same assemblies.
  • the exemplary embodiment in FIG. 5 differs from the exemplary embodiment in FIGS. 3 and 4 in that, in the honeycomb seal 22 in FIG. 5, the edges 20 of the walls 18 which run toward the rotor and which run transversely to the direction of rotation 17 of the rotor do not run in a straight line, but rather are curved or are arched. The curvature extends in the direction of rotation 17 of the rotor. The edges 21 of the walls 18 which run away from the rotor and run transversely to the direction of rotation of the rotor, however, run in a straight line. It should be noted that, in contrast to the solution shown in FIG.
  • the edges 21 facing away from the rotor as well as the edges 20 of the walls 18 facing the rotor can of course also be curved or curved.
  • 6 shows a further exemplary embodiment of a honeycomb seal 23 according to the invention, wherein in the honeycomb seal 23 according to FIG. 6, in addition to the walls 18 running transversely to the direction of rotation 17 of the rotor, the walls 19 of the honeycomb seal cells 16 running in the direction of rotation of the rotor are also inclined.
  • All of the exemplary embodiments shown have in common that at least the walls 18 of the honeycomb sealing cells 16, which run transversely to the direction of rotation 17 of the rotor, are radially inclined in the direction of rotation of the rotor.
  • the edges 20, 21, which delimit the walls 18 running transversely to the direction of rotation of the rotor are offset from one another.
  • the edges 20, 21 either run straight and / or curved. This enables good elastic and plastic deformability of the walls of the honeycomb seal cells, without the walls of the honeycomb seal cells being damaged or removed when the rotor or sealing fins on the rotor are rubbed into the honeycomb seal. The stress on the honeycomb seal can therefore be reduced, which increases the life of the honeycomb.
  • the sealing arrangement according to the invention serves in particular to seal a radial gap between the radially inner ends of guide vanes and a rotor.
  • the honeycomb seals are then assigned to the radially inner ends of the guide blades or corresponding inner shrouds of the guide blades, sealing fins assigned to the rotor interacting with the honeycomb seal. It is also possible to use such a sealing arrangement to seal a gap between the radially outer ends of the rotating blades and a stationary housing.
  • the use of the sealing arrangement in the compressor region or turbine region of a gas turbine, in particular an aircraft engine, is preferred.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung, insbesondere für eine Gasturbine wie ein Flugtriebwerk. Die Dichtungsanordnung dient der Abdichtung eines Spalts zwischen einem Rotor und einem Stator, insbesondere der Abdichtung eines Spalts zwischen radial innenliegenden Enden von feststehenden Leitschaufeln und einem Ro­tor und/oder eines Spalts zwischen radial aussenliegenden Enden rotieren­der Laufschaufeln und einem feststehenden Gehäuse, wobei dem Stator eine mehrere Wabendichtungszellen (16) umfassende Wabendichtung (15) zugeord­net ist, und wobei die Wabendichtungszellen (16) durch Wände (18, 19) voneinander getrennt sind. Erfindungsgemäss sind zumindest die quer zur Drehrichtung (17) des Rotors verlaufenden Wände (18) der Wabendichtungszellen (16) in Drehrichtung (17) des Rotors radial schräg angestellt.

Description

Dichtungsanordnung
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung, insbesondere für eine Gasturbine bzw. ein Flugtriebwerk, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Gasturbinen bestehen aus mehreren Baugruppen, so zum Beispiel unter anderem aus einem Lüfter (Fan) , einer Brennkammer, vorzugsweise mehreren Verdichtern sowie mehreren Turbinen. Bei den vorzugsweise mehreren Turbinen handelt es sich insbesondere um eine Hochdruckturbine sowie eine Niederdruckturbine, bei den mehreren Verdichtern insbesondere um einen Hochendruckverdichter sowie einen Niederdruckverdichter. In einer Turbine sowie einem Verdichter einer Gasturbine sind in axialer Richtung bzw. in Durch- strömungsrichtung der Gasturbine hintereinander mehrere Leitschaufelkränze positioniert, wobei jeder Leitschaufelkranz mehrere, über den Umfang verteilt angeordnete Leitschaufeln aufweist. Zwischen jeweils zwei benachbarten Leitschaufelkränzen ist jeweils ein Laufschaufelkranz positioniert, der mehrere Laufschaufeln aufweist. Die Laufschaufeln sind einem Rotor zugeordnet und rotieren zusammen mit dem Rotor gegenüber einem feststehenden Gehäuse sowie den ebenfalls feststehend ausgebildeten Leitschaufeln der Leitschaufelkränze.
Zur Optimierung des Wirkungsgrads einer Gasturbine müssen Leckagen einerseits zwischen den rotierenden Laufschaufeln und dem feststehenden Gehäuse und andererseits zwischen den feststehenden Leitschaufeln und dem Rotor durch effektive Dichtungssysteme vermieden werden. So ist es aus dem Stand der Technik bereits bekannt, zur Abdichtung solcher Spalte dem Stator, also dem feststehenden Gehäuse oder den radial innenliegenden Enden der feststehenden Leitschaufeln, eine mehrere Wabendichtungszellen umfassende Wabendichtung zuzuordnen, wobei die Wabendichtungszellen durch Wände voneinander getrennt sind. Diese Wabendichtungen wirken insbesondere mit dem Rotor oder den rotierenden Laufschaufeln zugeordneten Dichtfins zusammen, wobei ein solcher Dichtfin gegenüber der statorseitigen Wabendichtung rotiert .
Nach dem Stand der Technik verlaufen die Wände, welche die Wabenzellen der Wabendichtung voneinander trennen, exakt in radialer Richtung, sodass zum Beispiel die Dichtfins relativ zu quer zur Drehrichtung der Dichtfins verlaufenden Wände der Wabendichtungszellen senkrecht ausgerichtet sind. Bei einem Anstreifen des Rotors, insbesondere der Dichtfins, in die sta- torseitige Wabendichtung trifft der Rotor demnach in axialer Blickrichtung senkrecht auf die quer zur Drehrichtung des Rotors verlaufenden Wände der Wabendichtungszellen, wodurch der Rotation bzw. Drehung des Rotors eine Widerstandskraft entgegengesetzt wird. Derart verlaufende Wände der Wabendichtungszellen sind nämlich relativ steif ausgebildet, wodurch sich die Wände der Wabendichtungszellen so gut wie nicht verformen. Beim Einlaufen des Rotors, insbesondere der Dichtfins, in die Wabendichtung werden demnach nach dem Stand der Technik die Wände der Wabendichtungszellen zumindest bereichsweise abgetragen. Hierbei wird demnach die Wabendichtung beschädigt sowie der abzudichtende Spalt vergrößert, was insgesamt von Nachteil ist.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, eine neuartige Dichtungsanordnung, insbesondere für eine Gasturbine bzw. ein Flugtriebwerk, zu schaffen.
Dieses Problem wird durch eine Dichtungsanordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst . Erfindungsgemäß sind zumindest die quer zur Drehrichtung des Rotors verlaufenden Wände der Wabendichtungszellen in Drehrichtung des Rotors radial schräg angestellt.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass zumindest die quer zur Drehrichtung des Rotors verlaufenden Wände der Wabendichtungszellen in Drehrichtung des Rotors radial schräg angestellt sind. Demnach verlaufen die Wände der Dichtungszellen in axialer Blickrichtung nicht mehr senkrecht zum Rotor, insbesondere zu den rotorseitigen Dichtfins, vielmehr verlaufen diese Wände unter einem bestimmten Winkel zum Rotor. Hierdurch wird eine Verformbarkeit der Wände der Wabendichtungs- zellen bereitgestellt, sodass beim Anstreifen des Rotors, insbesondere der rotorseitigen Dichtfins, in die Wabendichtung ein Abtragen bzw. eine Rissbildung der Wände vermieden wird. Mit der hier vorliegenden Dichtungsanordnung ist demnach eine effektive Abdichtung eines Spalts zwischen einem Rotor und einem Stator möglich.
Vorzugsweise sind die quer zur Drehrichtung des Rotors verlaufenden Wände der Wabendichtungszellen in Drehrichtung des Rotors derart schräg angestellt, dass dem Rotor zugewandte Kanten dieser Wände gegenüber dem Rotor abgewandten Kanten dieser Wände in Drehrichtung des Rotors versetzt sind. Die dem Rotor zugewandten Kanten dieser Wände und/oder die dem Rotor abgewandten Kanten dieser Wände sind gewölbt oder verlaufen geradlinig. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind zusätzlich zu den quer zur Drehrichtung des Rotors verlaufenden Wänden der Wabendichtungszellen auch die in Drehrichtung des Rotors verlaufenden Wände der Wabendichtungszellen schräg angestellt.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert . Dabei zeigt :
Fig. 1 eine stark schematisierte Seitenansicht in axialer Blickrichtung auf eine mehrere Wabendichtungszellen umfassende Wabendichtung einer Dichtungsanordnung nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine stark schematisierte Draufsicht in radialer Blickrichtung auf die mehrere Wabendichtungszellen umfassende Wabendichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 eine stark schematisierte Seitenansicht in axialer Blickrichtung auf eine mehrere Wabendichtungszellen umfassende Wabendichtung einer Dichtungsanordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der hier vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine stark schematisierte Draufsicht in radialer Blickrichtung auf die mehrere Wabendichtungszellen umfassende Wabendichtung nach Fig. 3;
Fig. 5 eine stark schematisierte Draufsicht in radialer Blickrichtung auf eine mehrere Wabendichtungszellen umfassende Wabendichtung einer Dichtungsanordnung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der hier vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6 eine stark schematisierte Draufsicht in radialer Blickrichtung auf eine mehrere Wabendichtungszellen umfassende Wabendichtung einer Dichtungsanordnung nach einem dritten Ausführungsbeispiel der hier vorliegenden Erfindung.
Bevor nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 3 bis 6 Ausführungsbeispiele der hier vorliegenden Erfindung in größerem Detail erläutert werden, soll nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 eine aus dem Stand der Technik bekannte Dichtungsanordnung beschrieben werden.
So zeigen Fig. 1 und 2 stark schematisiert eine Wabendichtung 10 einer Dichtungsanordnung nach dem Stand der Technik zwischen einem nicht- dargestellten Rotor und einem ebenfalls nicht-dargestellten Stator einer Gasturbine. Fig. 1 zeigt eine schematisierte Seitenansicht der Wabendichtung 10 in axialer Blickrichtung, Fig. 2 zeigt eine schematisierte Drauf- sieht derselben in radialer Blickrichtung. Mir der X-Koordinate der dargestellten Koordinatensysteme ist die radiale Richtung, mit der Y- Koordinate ist die Umfangsrichtung und mit der Z-Koordinate ist die axiale Richtung visualisiert. In axialer Blickrichtung gemäß Fig. 1 sieht man demnach auf die X-Y-Ebene, in radialer Blickrichtung gemäß Fig. 2 sieht man die Y-Z-Ebene .
Die Wabendichtung 10 wird von mehreren Wabendichtungszellen 11 gebildet, wobei die WabendichtungsZeilen 11 in Fig. 1 und 2 eine rechteckige Querschnittsfläche aufweisen. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Wabendichtungen selbstverständlich auch ein sechseckiges Querschnittsprofil aufweisen können.
Die Wabendichtungszellen 11 der Wabendichtung 10 werden von mehreren Wänden begrenzt. Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung soll zwischen solchen Wänden unterschieden werden, die quer oder längs zur Drehrichtung eines Rotors verlaufen. Die Drehrichtung eines nicht-dargestellten Rotors ist in Fig. 1 und 2 mit einem Pfeil 12 verdeutlicht. Quer zur Drehrichtung 12 verlaufende Wände der Wabendichtungszellen 11 sind mit der Bezugsziffer 13 gekennzeichnet, längs bzw. parallel zur Drehrichtung 12 verlaufende Wände der Wabendichtungszellen 11 sind mit der Bezugsziffer 14 gekennzeichnet .
Wie Fig. 1 entnommen werden kann, verlaufen nach dem Stand der Technik die quer zur Drehrichtung 12 des Rotors verlaufenden Wände 13 der Wabendichtungszellen 11 exakt in radialer Richtung, sodass dieselben in axialer Blickrichtung der Fig. 1 senkrecht zur Drehrichtung 12 des Rotors ausgerichtet sind. Nach dem Stand der Technik bilden demnach die quer zur Drehrichtung des Rotors verlaufenden Wände 13 einen Widerstand für den Rotor 12, da derart ausgebildete Wände 13 relativ steif sind und sich, wenn überhaupt, nur geringfügig verformen können. Beim Anstreifen des Rotors in die quer zur Drehrichtung desselben verlaufenden Wände 13 werden diese demnach abgetragen und damit beschädigt .
Fig. 3 und 4 zeigen eine Wabendichtung 15 einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in unterschiedlichen Darstellungen bzw. Blickrichtungen, wobei die Blickrichtungen der Fig. 3 und 4 den Blickrichtungen der Fig. 1 und 2 entsprechen. Auch die Wabendichtung 15 der Fig. 3 und 4 besteht aus mehreren Wabendichtungszellen 16, wobei die Wabendichtungszellen 16 im Querschnitt eine rechteckige Kontur aufweisen. Die Wabendichtungszellen 16 werden wiederum von mehreren Wänden begrenzt, die im Sinne der hier vorliegenden Erfin- düng relativ zur Drehrichtung (Pfeil 17) eines Rotors optimiert ausgerichtet sind.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 sind die quer zur Drehrichtung des Rotors verlaufenden Wände 18 der Wabendichtungszellen 17 in Drehrichtung des Rotors radial schräg angestellt. Dies kann am besten Fig. 3 (entspricht der axialen Blickrichtung) entnommen werden, aus welcher die radiale Schrägstellung der Wände 18 ersichtlich ist. Die längs bzw. parallel zur Drehrichtung 17 des Rotors verlaufenden Wände 19 hingegen verlaufen wie beim Stand der Technik radial ohne derartige Schrägstellung.
Die quer zur Drehrichtung 17 des Rotors verlaufenden Wände 18 der Wabendichtungszellen 16 sind dabei derart schräg angestellt, dass eine dem Rotor zugewandte Kante 20 gegenüber einer dem Rotor abgewandten Kante 21 in Drehrichtung des Rotors versetzt ist, was bedeutet, dass die dem Rotor zugewandte Kante 20 in Drehrichtung 17 nach vorne bzw. stromabwärts der vom Rotor abgewandten Kante 21 positioniert ist. In der Draufsicht auf die Wabendichtung 10 gemäß Fig. 4 (entspricht der radialen Blickrichtung) sind die derart versetzten Kanten 20 und 21 der quer zur Drehrichtung 17 des Rotors verlaufenden Wände 18 als parallel zueinander verlaufende Linien dargestellt. Die Kanten 20, 21 der Wände 18 verlaufen demnach geradlinig.
Fig. 5 und 6 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Wabendichtungen bzw. Dichtungsanordnungen. Da die Ausführungsbeispiele der Fig. 5 und 6 im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 entsprechen, werden zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 dadurch, dass bei der Wabendichtung 22 der Fig. 5 die dem Rotor zugewandten Kanten 20 der quer zur Drehrichtung 17 des Rotors verlaufenden Wände 18 nicht geradlinig verlaufen, sondern vielmehr gekrümmt bzw. gewölbt sind. Die Wölbung verläuft dabei in Drehrichtung 17 des Rotors. Die vom Rotor abgewandten Kanten 21 der quer zur Drehrichtung des Rotors verlaufenden Wände 18 verlaufen hingegen geradlinig. Es sei darauf hingewiesen, dass im Unterschied zur in Fig. 5 gezeigten Lösung selbstverständlich auch die vom Rotor abgewandten Kanten 21 ebenso wie die dem Rotor zugewandten Kanten 20 der Wände 18 gewölbt bzw. gekrümmt ausgeführt sein können. Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wabendichtung 23, wobei bei der Wabendichtung 23 gemäß Fig. 6 zusätzlich zu den quer zur Drehrichtung 17 des Rotors verlaufenden Wänden 18 auch die in Drehrichtung des Rotors verlaufenden Wände 19 der Wabendichtungszellen 16 schräg angestellt sind. So sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 auch im Bereich der längs bzw. parallel zur Drehrichtung 17 verlaufenden Wände 19 die Kanten derselben derart zueinander versetzt, dass eine dem Rotor zugewandte Kante 24 der Wände 19 gegenüber einer dem Rotor abgewandten Kante 25 versetzt ist, wobei im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 die dem Rotor zugewandte Kante 24 gewölbt ist und die dem Rotor abgewandte Kante 25 geradlinig verläuft. Hierdurch kann die Flexibilität der Wabendichtungszellen 16 bzw. der Wände 18, 19 der Wabendichtungszellen 16 nochmals optimiert werden.
Allen gezeigten Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass zumindest die quer zur Drehrichtung 17 des Rotors verlaufenden Wände 18 der Wabendichtungszellen 16 in Drehrichtung des Rotors radial schräg angestellt sind. Hierzu sind die Kanten 20, 21, welche die quer zur Drehrichtung des Rotors verlaufenden Wände 18 begrenzen, zueinander versetzt. Die Kanten 20, 21 verlaufen entweder geradlinig und/oder gekrümmt. Hierdurch wird eine gute elastische sowie plastische Verformbarkeit der Wände der Wabendichtungszellen ermöglicht, ohne dass beim Anstreifen des Rotors bzw. von rotorseitigen Dichtfins in die Wabendichtung die Wände der Wabendichtungs- zellen beschädigt oder abgetragen werden. Die Beanspruchung der Wabendichtung kann demnach reduziert werden, wodurch sich die Lebensdauer derselben erhöht. Es tritt keine unerwünschte Vergrößerung des abzudichtenden Spalts ein, weshalb eine höhere Dichtwirkung erzielt werden kann. Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung dient insbesondere der Abdichtung eines radialen Spalts zwischen radial innenliegenden Enden von Leitschaufeln und einem Rotor. Die Wabendichtungen sind dann den radial innenliegenden Enden der Leitschaufeln bzw. entsprechenden Innendeckbändern der Leitschaufeln zugeordnet, wobei dem Rotor zugeordnete Dichtfins mit der Wabendichtung zusammenwirken. Es ist auch möglich, mit einer derartigen Dichtungsanordnung einen Spalt zwischen den radial außenliegenden Enden der rotierenden Laufschaufeln und einem feststehenden Gehäuse abzudichten. Bevorzugt ist die Verwendung der Dichtungsanordnung im Verdichterbereich bzw. Turbinenbereich einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks .

Claims

Patentansprüche
Dichtungsanordnung, insbesondere für eine Gasturbine wie ein Flugtriebwerk, zur Abdichtung eines Spalts zwischen einem Rotor und einem Stator, insbesondere zur Abdichtung eines Spalts zwischen radial innenliegenden Enden von feststehenden Leitschaufeln und einem Rotor und/oder eines Spalts zwischen radial außenliegenden Enden rotierender Laufschaufeln und einem feststehenden Gehäuse, wobei dem Stator eine mehrere Wabendichtungszellen (16) umfassende Wabendichtung (15) zugeordnet ist, und wobei die Wabendichtungszellen (16) durch Wände (18, 19) voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die quer zur Drehrichtung (17) des Rotors verlaufenden Wände (18) der Wabendichtungszellen (16) in Drehrichtung (17) des Rotors radial schräg angestellt sind.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die quer zur Drehrichtung (17) des Rotors verlaufenden Wände
(18) der Wabendichtungszellen (16) in Drehrichtung (17) des Rotors derart schräg angestellt sind, dass dem Rotor zugewandte Kanten (21) dieser Wände (18) gegenüber dem Rotor abgewandte Kanten (21) dieser
Wände (18) in Drehrichtung (17) des Rotors versetzt sind.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die dem Rotor zugewandten Kanten (20) dieser Wände (18) und die dem Rotor abgewandten Kanten (21) dieser Wände (18) geradlinig verlaufen.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die dem Rotor zugewandten Kanten (20) dieser Wände (18) und/oder die dem Rotor abgewandten Kanten (21) dieser Wände (18)' gekrümmt bzw. gewölbt sind.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung dieser Wände (18) in Drehrichtung (17) des Rotors verläuft .
Dichtungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den quer zur Drehrichtung (17) des Rotors verlaufenden Wänden (18) der Wabendichtungszellen (16) auch die in Drehrichtung (17) des Rotors verlaufenden Wände (19) der Wabendichtungs- zellen (16) schräg angestellt sind.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rotor zugewandte Kanten (23) dieser Wände (19) gegenüber dem Rotor abgewandte Kanten (24) dieser Wände (19) versetzt sind.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Rotor zugewandten Kanten (23) dieser Wände (19) und die dem Rotor abgewandten Kanten (24) dieser Wände (24) geradlinig verlaufen.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die dem Rotor zugewandten Kanten (23) dieser Wände (19) und/oder die dem Rotor abgewandten Kanten (24) dieser Wände (19) gekrümmt bzw. gewölbt sind.
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