EP2410133A1 - Gasturbine und Verfahren zum Abdichten von Leckströmen in einer solchen - Google Patents
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- EP2410133A1 EP2410133A1 EP10170462A EP10170462A EP2410133A1 EP 2410133 A1 EP2410133 A1 EP 2410133A1 EP 10170462 A EP10170462 A EP 10170462A EP 10170462 A EP10170462 A EP 10170462A EP 2410133 A1 EP2410133 A1 EP 2410133A1
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- F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
- F05D2300/612—Foam
Definitions
- the invention relates to a gas turbine according to the preamble of claim 1, and to a method for sealing leakage currents according to claims 6 and 7.
- blades of gas turbines have an airfoil and a shroud formed on the blade tip with radially outwardly facing and aligned in the direction of rotation cutting on. Between shroud and one, the flow channel forming the housing inner wall of the turbine housing, a radial gap is formed.
- a honeycomb-shaped sealing band is usually fastened to the housing inner wall. This must fill the radial gap so far that the cutting edges of the shrouds at least partially engage in this sealing strip.
- the rotating blades dig into the sealing band, forming grooves that create a quasi labyrinth-like seal of these blades and the sealing band.
- Corresponding measures can also be provided laterally on the blade blade for sealing the gap between blades and vanes.
- the object of the invention is therefore to provide a gas turbine and a method for sealing such leakage currents, which overcome the disadvantages described above.
- the open-pored metal structure could consist of a material based on nickel or a nickel-cobalt alloy, for example. Both materials are characterized by high oxidation and corrosion resistance even at high temperatures, and are therefore ideally suited for use in gas turbines.
- the thermal and mechanical properties of these materials can be easily adapted to the requirements as a sealing tape for sealing leakage currents.
- these sealing tapes according to the invention of such open-pore metal structures in contrast to the known honeycomb-like sealing tapes, easier to manufacture and less prone to mechanical deformation and thus less maintenance-intensive and thus more cost-effective.
- FIG. 1 schematically a single blade of a blade row of the gas turbine.
- the rotor blade 10 has an airfoil 11 and a shroud 12 formed on the blade tip, with blades 13 pointing radially outwards and oriented in the direction of rotation.
- a radial gap 21 is formed, which is filled with a fixed to the housing inner wall 20 sealing tape 30, that the cutting edges 13 of the shrouds 12 at least partially engage in the sealing strip 30.
- the sealing strip 30 is made of an open-pore metal structure and thus form a seal for leakage currents in the radial gap 21 with the cutting edges 13, which virtually burrow into the sealing strip.
- FIG. 2 shows a further embodiment, in addition to or independent of the in FIG. 1 illustrated embodiment may be provided in the gas turbine.
- the blade blade 11 of the blade 11 here at its axial sides in the direction of rotation aligned cutting 13 'on.
- These cutting edges 13 ' are formed so that they engage in corresponding, arranged on the adjacent vanes 23 sealing strips 30' so that the axial gap between the blade 10 and the guide vane 23 is sealed.
- additional sealing plates 24 are provided on the guide vane 23, which engage over the cutting edges 13 'in the axial direction and at whose, to the cutting edges 13' directed sides, the sealing strip 30 'is provided.
- the sealing strip 30 'shown here is made according to the invention of an open-pore metal structure and causes a hot gas infeed can be safely avoided in the Radrete Congress Congress even at low barrier airflows.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Gasturbine mit einem Turbinengehäuse und darin rotierenden Laufschaufelreihen, wobei Laufschaufeln (10) der Laufschaufelreihen jeweils radial nach außen zeigende und in Umlaufrichtung ausgerichteten Schneiden (13, 13') aufweisen, und wobei zwischen den Laufschaufeln (10) und feststehenden Teilen der Gasturbine (20,23) ein Spalt (21,22) ausgebildet ist, der soweit mit einem an den feststehenden Teilen (20,23) angeordneten Dichtband (30, 30') aufgefüllt ist, dass die Schneiden (13,13') zumindest teilweise in das Dichtband (30,30') eingreifen, wobei das Dichtband (30,30') aus einer offenporigen Metallstruktur besteht.
Description
- Gasturbine und Verfahren zum Abdichten von Leckströmen in einer solchen
- Die Erfindung betrifft eine Gasturbine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Abdichten von Leckströmen gemäß Anspruch 6 und 7.
- Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad der Gasturbine zu erzielen, müssen Verluste in der Gasturbine gezielt unterbunden werden. Verluste können insbesondere im Bereich des Strömungskanals entstehen. Hier müssen spezielle Maßnahmen vorgesehen werden, um die für den Betrieb der Gasturbine notwendigen Spalte zwischen den rotierenden Laufschaufelreihen und den stationären Anlagenkomponenten, wie beispielsweise den Leitschaufeln oder den den Strömungskanal bildenden Gehäuseteilen, abzudichten. Leckströme des durch den Strömungskanal strömenden Heißgases, die an diesen Spalten auftreten können, können so weitgehend unterbunden werden.
- Laufschaufeln von Gasturbinen weisen deshalb ein Schaufelblatt und ein an der Schaufelspitze ausgebildetes Deckband mit radial nach außen zeigenden und in Umlaufrichtung ausgerichteten Schneiden auf. Zwischen Deckband und einer, den Strömungskanal bildenden Gehäuseinnenwand des Turbinengehäuses ist ein Radialspalt ausgebildet. Zum Abdichten dieses Radialspaltes wird üblicherweise ein wabenförmiges Dichtband an der Gehäuseinnenwand befestigt. Dieses muss dabei den Radialspalt soweit ausfüllen, dass die Schneiden der Deckbänder zumindest teilweise in dieses Dichtband eingreifen. Die rotierenden Schneiden graben sich in das Dichtband ein und bilden so Furchen, was eine quasi labyrinthartige Dichtung aus diesen Schneiden und dem Dichtband entstehen lässt. Entsprechende Maßnahmen können auch seitlich am Laufschaufelblatt zur Abdichtung der Spalte zwischen Lauf- und Leitschaufeln vorgesehen werden.
- Durch solche Abdichtungen können Leckströme durch diese Spalte verringert werden. Dichtbänder mit wabenförmigen Strukturen sind aber sehr aufwändig in der Herstellung und damit teuer. Zudem sind sie aufgrund ihrer filigranen Struktur anfällig gegen Verformungen und daher auch sehr wartungsintensiv.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Gasturbine sowie ein Verfahren zum Abdichten solcher Leckströme bereitzustellen, welche die zuvor beschriebenen Nachteile überwinden.
- Diese Aufgabe wird mit einer Gasturbine mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie mit dem Verfahren zum Abdichten von Leckströmen mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und 7 gelöst.
- Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, bekannte wabenförmige Dichtbänder durch Dichtbänder aus einer offenporigen Metallstruktur zu ersetzen. Die offenporige Metallstruktur könnte dabei beispielsweise aus einem auf Nickel oder einer Nickel-Kobalt-Legierung basierenden Material bestehen. Beide Materialien zeichnen sich durch hohe Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit auch bei hohen Temperaturen aus, und sind somit für den Einsatz in Gasturbinen bestens geeignet. Durch eine geeignete Wahl der Porengröße lassen sich die thermischen und mechanischen Eigenschaften dieser Materialien einfach an die Erfordernisse als Dichtband zum Abdichten von Leckströmen anpassen. Zudem sind diese erfindungsgemäßen Dichtbänder aus solchen offenporigen Metallstrukturen, im Gegensatz zu den bekannten wabenartigen Dichtbändern, einfacher in der Herstellung und weniger anfällig gegen mechanische Verformungen und damit weniger wartungsintensiv und somit auch kostengünstiger.
- Die Erfindung soll nun nachfolgend anhand der nachfolgenden Figuren beispielhaft erläutert werden. Es zeigen:
- FIG 1
- schematisch eine Ausführungsform für die radiale Abdichtung,
- FIG 2
- schematisch eine Ausführungsform für die axiale Abdichtung.
- Dargestellt ist in
FIG 1 schematisch eine einzelne Laufschaufel einer Laufschaufelreihe der Gasturbine. Die Laufschaufel 10 weist ein Schaufelblatt 11 und ein an der Schaufelspitze ausgebildetes Deckband 12, mit radial nach außen zeigenden und in Umlaufrichtung ausgerichteten Schneiden 13, auf. Zwischen einer, einen Strömungskanal bildenden Gehäuseinnenwand 20 des Turbinengehäuses und den Deckbändern 12, der im Strömungskanal rotierenden Laufschaufelreihen, ist ein Radialspalt 21 ausgebildet, der so mit einem an der Gehäuseinnenwand 20 befestigten Dichtband 30 aufgefüllt ist, dass die Schneiden 13 der Deckbänder 12 zumindest teilweise in das Dichtband 30 eingreifen. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass das Dichtband 30 aus einer offenporigen Metallstruktur hergestellt ist und somit mit den Schneiden 13, die sich quasi in das Dichtband eingraben, eine Dichtung für Leckströme im Radialspalt 21 bilden. -
FIG 2 zeigt eine weitere Ausführung, die zusätzlich oder auch unabhängig von der inFIG 1 dargestellten Ausführungsform in der Gasturbine vorgesehen werden kann. Im Gegensatz zu der inFIG 1 dargestellten Ausführungsform weist das Laufschaufelblatt 11 der Laufschaufel 11 hier an seinen axialen Seiten in Umlaufrichtung ausgerichtete Schneiden 13' auf. Diese Schneiden 13' sind so ausgebildet, dass sie in entsprechende, an den benachbarten Leitschaufeln 23 angeordnete Dichtbänder 30' so eingreifen, dass der axiale Spalt zwischen Laufschaufel 10 und Leitschaufel 23 abgedichtet wird. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind hierfür zusätzliche Dichtbleche 24 an der Leitschaufel 23 vorgesehen, die die Schneiden 13' in axialer Richtung übergreifen und an deren, zu den Schneiden 13' gerichteten Seiten, das Dichtband 30' vorgesehen ist. Auch das hier gezeigte Dichtband 30' ist erfindungsgemäß aus einer offenporigen Metallstruktur hergestellt und führt dazu, dass in den Radseitenräumen auch bei geringen Sperrluftströmen sicher ein Heißgaseinzug vermieden werden kann.
Claims (7)
- Gasturbine mit einem Turbinengehäuse und darin rotierenden Laufschaufelreihen, wobei Laufschaufeln (10) der Laufschaufelreihen jeweils radial nach außen zeigende und in Umlaufrichtung ausgerichtete Schneiden (13, 13') aufweisen, und wobei zwischen den Laufschaufeln (10) und feststehenden Teilen der Gasturbine (20,23) ein Spalt (21,22) ausgebildet ist, der soweit mit einem an den feststehenden Teilen (20,23) angeordneten Dichtband (30, 30') aufgefüllt ist, dass die Schneiden (13,13') zumindest teilweise in das Dichtband (30,30') eingreifen,
dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtband (30,30') aus einer offenporigen Metallstruktur besteht. - Gasturbine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die offenporige Metallstruktur ein auf Nickel basierendes Material ist. - Gasturbine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die offenporige Metallstruktur ein auf einer Nickel-Kobalt Legierung basierendes Material ist. - Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufeln (10) der Laufschaufelreihen jeweils ein Schaufelblatt (11), und ein an der Schaufelspitze ausgebildetes Deckband (12) mit den Schneiden (13) aufweisen, und wobei zwischen einer Gehäuseinnenwand (20) als feststehendes Teil der Gasturbine und den Deckbändern (12) der im Strömungskanal rotierenden Laufschaufelreihen ein Radialspalt (21) ausgebildet ist, der soweit mit dem an der Gehäuseinnenwand (20) befestigten Dichtband (30) aufgefüllt ist, dass die Schneiden (13) der Deckbänder (12) zumindest teilweise in das Dichtband (30) eingreifen.
- Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufeln (10) der Laufschaufelreihen jeweils ein Schaufelblatt (11) mit an benachbarten Leitschaufeln (23) zugewandten Seiten des Schaufelblatts (11) angeordneten Schneiden (13') aufweisen, und wobei zwischen den Leitschaufeln (23) als feststehende Teile der Gasturbine und den Seiten des Schaufelblatts (11) ein Spalt (22) ausgebildet ist, der soweit mit dem an den Leitschaufeln (23) befestigten Dichtband (30') aufgefüllt ist, dass die Schneiden (13') zumindest teilweise in das Dichtband (30') eingreifen.
- Verfahren zum Abdichten von Leckströmen in Gasturbinen, dadurch gekennzeichnet, dass in einen Radialspalt zwischen einer einen Strömungskanal bildenden Gehäuseinnenwand einer Gasturbine und Deckbändern von in diesem Strömungskanal rotierenden Laufschaufelreihen an der Gehäuseinnenwand ein Dichtband aus einer offenporigen Metallstruktur so angebracht wird, dass in Umlaufrichtung ausgerichtete Schneiden auf dem Deckband zumindest teilweise in das Dichtband eingreifen.
- Verfahren zum Abdichten von Leckströmen in Gasturbinen, dadurch gekennzeichnet, dass in einen Axialspalt zwischen einer Leitschaufel und einem Schaufelblatt einer Laufschaufel ein Dichtband aus einer offenporigen Metallstruktur so angebracht wird, dass in Umlaufrichtung ausgerichtete Schneiden an der Seite zumindest teilweise in das Dichtband eingreifen.
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EP2410133A1 true EP2410133A1 (de) | 2012-01-25 |
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EP10170462A Withdrawn EP2410133A1 (de) | 2010-07-22 | 2010-07-22 | Gasturbine und Verfahren zum Abdichten von Leckströmen in einer solchen |
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