EP2722486A1 - Dichtungsträger für eine Leitschaufelanordnung - Google Patents

Dichtungsträger für eine Leitschaufelanordnung Download PDF

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EP2722486A1
EP2722486A1 EP12188822.6A EP12188822A EP2722486A1 EP 2722486 A1 EP2722486 A1 EP 2722486A1 EP 12188822 A EP12188822 A EP 12188822A EP 2722486 A1 EP2722486 A1 EP 2722486A1
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EP
European Patent Office
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axial
seal carrier
shell element
flange
radial
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EP12188822.6A
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English (en)
French (fr)
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EP2722486B1 (de
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Frank Stiehler
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
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Publication date
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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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • 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
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/4932—Turbomachine making
    • Y10T29/49321—Assembling individual fluid flow interacting members, e.g., blades, vanes, buckets, on rotary support member

Definitions

  • the present invention relates to a fish-mouth seal carrier for a guide vane assembly of a gas turbine, a vane assembly or gas turbine with such a fish-mouth seal carrier and a method for its production.
  • the fishmouth seal carrier is composed of a total of five sheet metal parts: an S-shaped sheet metal part to form a fishmouth gasket, an L-shaped sheet metal part to form an opposite fishmouth gasket, a U-shaped sheet metal part, a radial flange of the platform and a head between its radial legs a screw is arranged, a C-shaped sheet metal part in which a washer is received, which passes through the screw, and finally a G-shaped sheet metal part which carries the S-shaped sheet metal part, wherein the honeycomb seal on the L and the G is attached shaped sheet metal part.
  • An object of an embodiment of the present invention is to improve the manufacture and / or operation of a gas turbine.
  • a fishmouth seal carrier for a guide vane assembly of a gas turbine on a first half-shell member and a materially connected thereto, in particular welded, second half-shell element, which together a box section with two axial legs and form two radial legs.
  • a sealing element which in one embodiment has a honeycomb seal, in particular can be, is arranged on an outer side of a, in installation position radially inner, this axial leg of the box profile.
  • a box profile is understood in particular to mean a profile which has two, in particular at least substantially parallel, axial legs and two, in particular at least substantially parallel, radial legs, in particular thereof, which in a further embodiment is preferably at least substantially rectangular , Corners merge into each other.
  • the first and / or second half-shell element has in each case an axial flange for forming a fish mouth seal, which is formed integrally or integrally with the half-shell element, in particular, ur- or reshaped.
  • the Axialflansch acts in one embodiment as a so-called deflector of Fischmauldichtung. Opposite it radially in one embodiment is a radially inner platform of a vane assembly having one or more vanes to which the fishmouth seal carrier in one embodiment is suspended by means of a spoke centering. Radial between the platform and the axial flange, an axial flange of an adjacent blade assembly is arranged with one or more blades.
  • a Fischmauldichtung upstream and / or downstream of the vane assembly may be formed or have the first and / or second half-shell element of the fish-mouth seal carrier having a corresponding, designed as a deflector Axialflansch.
  • the axial flange of the first and / or second half-shell element extends in one embodiment, at least substantially, in the axial direction. He may have radial paragraphs or steps.
  • the first half-shell element has a U-profile for forming the box profile and a radial flange formed integrally therewith.
  • the radial flange can be followed by the axial flange on the side opposite the U-profile to form a fish gauge.
  • the second half-shell element can have a radial flange, to which the axial flange can connect in one embodiment to form a fish-measuring direction.
  • the radial flange together with the U-profile of the first half-shell element, can form the box profile, i. Completing the U-shaped profile lid-like and essentially form a radial leg of the U-profile.
  • a U-profile for forming the box profile also connects to the radial flange on the second half-shell element on the axial flange, so that both half-shell elements each form a radial leg and in each case a part of the two axial legs of the box profile.
  • a slider for suspending the fishmouth seal carrier on the vane assembly between the radial flange of the first half-shell member and the radial flange of the second half-shell member is mounted on both sides.
  • the fish-mouth seal carrier may for this purpose have a bolt which passes through passage openings in the radial flanges and the sliding body arranged between them and thus defines them.
  • the bolt can in particular be detachably or non-detachably fastened to the radial flanges, in particular screwed or riveted.
  • the sliding body can be accommodated in a passage opening, in particular a slot, of the guide blade arrangement, so that the fish-mouth seal carrier is suspended by means of spoke centering on the guide blade arrangement.
  • the sliding body can space and / or support the two radial flanges and thus improve the rigidity of the box profile.
  • an additional sheet may be fixed to the radial flange of the first or second half-shell element. It can be axially supported on the vane assembly and thus secure the fishmouth seal carrier axially.
  • the additional sheet may be arranged in an embodiment between the radial flange of the first half-shell element and the radial flange of the second half-shell element, in particular between the sliding body and a radial flange.
  • the additional sheet may be frictionally secured to the radial flange, in particular clamped between this and the slider, in particular by a bolt which connects the two radial flanges and / or superimposed on the slider.
  • a joint friction is impressed by the frictionally fixed additional sheet, which can advantageously damp vibrations.
  • the additional sheet can be firmly bonded to the radial flange, in particular welded to this.
  • the sealing element extends, at least substantially, axially from one to the other radial leg of the box section. In this way, a wide support surface can be provided and the box profile can be optimally used.
  • the sealing element has a honeycomb seal and a carrier, in particular a carrier plate, which is arranged on the outside of the axial leg, in particular cohesively, connected thereto, in particular soldered, welded or glued, and on whose axialschenkelabgewandten side the Honigwabendichtung, in particular cohesively, attached, in particular soldered, welded or glued.
  • the honeycomb seal can extend at least substantially axially from one to the other radial leg of the box profile and, in contrast, the carrier can project axially beyond one or both radial legs. This can protect the Honigwabendichtung especially with an axial rubbing.
  • At least one reinforcing element in particular a reinforcing plate, attached to one or both radial limbs of the box section, in particular cohesively, preferably by welding, soldering or gluing.
  • one or both radial legs may have an integral wall thickness thickening.
  • one or both half-shell elements are formed into a urine.
  • one or both half-shell elements in particular forging technology, can be reshaped.
  • one or both half shell elements are designed as sheet metal construction. In particular, they can have a wall thickness which is a maximum of 5 mm, in particular a maximum of 3 mm, preferably a maximum of 2 mm. Due to the box construction, high rigidity can thus be achieved in one embodiment, despite the low wall thickness and correspondingly low weight.
  • the two half-shell elements are firmly bonded together.
  • they can be welded together, preferably without additional material, in particular by laser or friction welding. This allows a light and reliable joint connection can be achieved.
  • they can also be glued or soldered together.
  • the two half-shell elements are connected to each other at impact, in particular with end faces of one axial leg of a U-profile of the half-shell elements. In this way, the weight can be reduced and / or the welding can be simplified.
  • half-shell elements can be connected to each other surface, in particular by welding of superimposed axial leg of the two half-shell elements.
  • the sealing element Before or after the cohesive bonding, the sealing element is arranged on an axial leg of the box profile. In particular, it may be made integral with one or both half-shell elements or connected to them prior to their connection. In a further development, the sealing element may be formed axially divided, wherein a part, in particular before the cohesive joining of the two half-shell elements together, with the first half-shell element and the other part is connected to the second half-shell element. Likewise, the sealing element can also be connected to the first and / or second half-shell element after the cohesive joining of the two half-shell elements.
  • the sealing element in particular a Honigwabendichtung or a connected thereto, preferably one-piece, carrier, a seam or joint of the cohesive joint connection of the two half-shell elements covers each other and thus secures the joint connection.
  • the sealing element can be connected to one or both half shell elements in a materially bonded manner, in particular welded, glued or soldered.
  • Fig. 1 shows in an axial section a part of a gas turbine with a vane arrangement with a plurality of vanes 10, at the radially inner (bottom in Fig. 1 ) Platform 11 a fishmouth seal carrier is suspended.
  • the fish-mouth seal carrier has a first half-shell element 1 and a second half-shell element 2 welded thereto, which together form a box profile with two substantially parallel axial limbs (1.1 + 2.1), (1.2 + 2.2) and two substantially parallel radial limbs 1.3, 2.3, which merge into each other in rounded corners.
  • a sealing element in the form of a stepped Honigwabendichtung 3 is disposed on an outer side of the radially inner axial leg (1.1 + 2.1).
  • the first and second half-shell elements each have an axial flange 1.4 and 2.4, respectively, for forming a fish mouth seal, which is formed integrally with the half-shell element and functions as a deflector of the fish-mouth seal. Opposite it radially lies the radially inner platform 11 of the vane arrangement. Radial between the platform 11 and the axial flange 1.4 and 2.4, respectively, an axial flange 20.1 and 21.1 of an adjacent blade assembly with blades 20 and 21 is arranged.
  • the axial flanges 1.4, 2.4 of the first and second half-shell elements extend substantially in the axial direction, wherein they have radial shoulders or steps.
  • the first half-shell element has a U-profile 1.1, 1.2, 1.3 to form the box profile and a thus formed integrally radial flange 1.5.
  • At the radial flange closes on the U-profile radially opposite side (above in Fig. 1 ) Axialflansch 1.4 to form the Fischmauldichtung.
  • the second half-shell element also has a radial flange 2.5 which is substantially parallel to the radial flange 1.5 of the first half-shell element and to which the axial flange 2.4 connects.
  • both half-shell elements joins on the axial flange 2.4 radially opposite side of the radial flange 2.5 a U-profile 2.1, 2.2, 2.3 to form the box profile, so that both half-shell elements each have a radial leg 1.3 and 2.3 and a part 1.1 or 2.1 of an axial leg (1.1 + 2.1) and a part 1.2 or 2.2 of the other axial leg (1.2 + 2.2) of the box profile form.
  • a slider 4 for suspending the fishmouth seal carrier on the vane arrangement is mounted on both sides between the radial flange 1.5 of the first half-shell element and the radial flange 2.5 of the second half-shell element.
  • the fish-mouth seal carrier on a bolt 5, which passes through openings in the radial flanges 1.5, 2.5 and arranged between these sliding body 4 and this determines.
  • the sliding body is received in a passage opening in the form of a slot 12 of the vane arrangement, so that the fish-mouth seal carrier is suspended by means of spoke centering on the vane arrangement.
  • the slider spaced the two radial flanges 1.5, 2.5 against each other and supports them against each other.
  • An additional plate 6 is fixed to the radial flange 1.5 of the first half-shell element. It is supported axially on the vane assembly and thus secures the fishmouth seal carrier axially.
  • the additional sheet is between the radial flange 1.5 of first half-shell element and the radial flange 2.5 of the second half-shell element, in particular the slider 4 and arranged by the bolt 5 frictionally fixed to the radial flange 1.5, in particular clamped between this and the slider 4.
  • the sealing element extends axially substantially from one radial leg 1.3 to the other radial leg 2.3 of the box section.
  • both half-shell elements 1.1-1.5, 2.1-2.5 are formed by casting molding or forging technology. Both half-shell elements are designed as sheet metal construction and have a wall thickness which is a maximum of 5 mm.
  • the two half-shell elements are then welded together without additional material, in particular by laser or friction welding. Both half-shell elements are connected to end faces of one axial limb 1.1, 2.1 of a U-profile of the half-shell elements in abutment with each other.
  • the sealing element 3 is arranged on the axial leg (1.1 + 2.1) of the box profile and welded thereto.
  • the sealing element 3 covers a seam or joint 7 of the cohesive joint connection of the two half-shell elements from each other and thus secures the joint connection.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fischmaul-Dichtungsträger für eine Leitschaufelanordnung (10) einer Gasturbine, mit einem ersten Halbschalenelement (1) und einem damit stoffschlüssig (7) verbundenen zweiten Halbschalenelement (2), welche zusammen ein Kastenprofil mit zwei Axialschenkeln (1.1 + 2.1, 1.2 + 2.2) und zwei Radialschenkeln (1.3, 2.3) bilden, und einem Dichtungselement (3), welches an einem Axialschenkel (1.1 + 2.1) des Kastenprofils angeordnet ist, wobei wenigstens eines von den beiden Halbschalenelementen einen integral ausgebildeten Axialflansch (1.4, 2.4) zur Bildung einer Fischmauldichtung aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fischmaul-Dichtungsträger für eine Leitschaufelanordnung einer Gasturbine, eine Leitschaufelanordnung bzw. Gasturbine mit einem solchen Fischmaul-Dichtungsträger sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
  • Aus der US 5,215,435 A ist eine Gasturbine mit einer Leitschaufelanordnung mit einer Plattform bekannt, an der ein Fischmaul-Dichtungsträger mit einer Honigwabendichtung befestigt ist. Der Fischmaul-Dichtungsträger ist aus insgesamt fünf Blechteilen zusammengesetzt: einem S-förmigen Blechteil zur Bildung einer FischmaulDichtung, einem L-förmigen Blechteil zur Bildung einer gegenüberliegenden Fischmaul-Dichtung, einem U-förmigen Blechteil, zwischen dessen Radialschenkeln ein Radialflansch der Plattform und ein Kopf einer Schraube angeordnet ist, einem C-förmigen Blechteil, in dem eine Unterlegscheibe aufgenommen ist, die die Schraube durchgreift, und schließlich einem G-förmigen Blechteil, welches das S-förmige Blechteil trägt, wobei die Honigwabendichtung an dem L- und dem G-förmigen Blechteil befestigt ist.
  • Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, die Herstellung und/oder den Betrieb einer Gasturbine zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Fischmaul-Dichtungsträger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Ansprüche 7, 8 und 9 stellen eine Leitschaufelanordnung bzw. Gasturbine mit einem solchen Fischmaul-Dichtungsträger bzw. ein Verfahren zu dessen Herstellung unter Schutz. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Fischmaul-Dichtungsträger für eine Leitschaufelanordnung einer Gasturbine ein erstes Halbschalenelement und ein damit stoffschlüssig verbundenes, insbesondere verschweißtes, zweites Halbschalenelement auf, welche zusammen ein Kastenprofil mit zwei Axialschenkeln und zwei Radialschenkeln bilden. Ein Dichtungselement, welches in einer Ausführung eine Honigwabendichtung aufweist, insbesondere sein kann, ist an einer Außenseite eines, in Einbaulage radial inneren, dieser Axialschenkel des Kastenprofils angeordnet.
  • Durch diese Kastenbauweise kann in einer Ausführung, insbesondere verglichen mit dem offenen Profil der US 5,215,435 A , das Betriebsverhalten, insbesondere eine Steifigkeit, des Fischmaul-Dichtungsträgers bzw. der Lagerung seines Dichtungselements verbessert werden. Unter einem Kastenprofil im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere ein Profil verstanden, welches zwei, insbesondere wenigstens im Wesentlichen parallele, Axialschenkel und zwei, insbesondere wenigstens im Wesentlichen parallele, Radialschenkel aufweist, insbesondere hieraus besteht, die in einer Weiterbildung in vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen rechtwinkligen, Ecken ineinander übergehen.
  • Das erste und/oder zweite Halbschalenelement weist jeweils einen Axialflansch zur Bildung einer Fischmauldichtung auf, der integral bzw. einteilig mit dem Halbschalenelement ausgebildet, insbesondere ur- oder umgeformt ist.
  • Durch diese integrale Bauweise kann in einer Ausführung, insbesondere verglichen mit den vielen Blechteilen der US 5,215,435 A , die Herstellung und/oder das Betriebsverhalten des Fischmaul-Dichtungsträgers verbessert werden.
  • Der Axialflansch fungiert in einer Ausführung als sogenannter Deflektor der Fischmauldichtung. Ihm radial gegenüber liegt in einer Ausführung eine radial innere Plattform einer Leitschaufelanordnung mit einer oder mehreren Leitschaufeln, an der der Fischmaul-Dichtungsträger in einer Ausführung mittels einer Speichenzentrierung aufgehängt ist. Radial zwischen der Plattform und dem Axialflansch ist ein Axialflansch einer benachbarten Laufschaufelanordnung mit einer oder mehreren Laufschaufeln angeordnet. Wie vorstehend ausgeführt, kann eine Fischmauldichtung stromauf- und/oder abwärts der Leitschaufelanordnung ausgebildet sein bzw. das erste und/oder zweite Halbschalenelement des Fischmaul-Dichtungsträgers einen entsprechenden, als Deflektor ausgebildeten Axialflansch aufweisen. Der Axialflansch des ersten und/oder zweiten Halbschalenelements erstreckt sich in einer Ausführung, wenigstens im Wesentlichen, in axialer Richtung. Dabei kann er radiale Absätze bzw. Stufen aufweisen.
  • In einer Ausführung weist das erste Halbschalenelement ein U-Profil zur Bildung des Kastenprofils und einen damit integral ausgebildeten Radialflansch auf. An den Radialflansch kann sich in einer Ausführung auf der dem U-Profil radial gegenüberliegenden Seite der Axialflansch zur Bildung einer Fischmauldichtung anschließen.
  • Das zweite Halbschalenelement kann einen Radialflansch aufweisen, an den sich in einer Ausführung der Axialflansch zur Bildung einer Fischmauldichtung anschließen kann. Auf der diesem Axialflansch radial gegenüberliegenden Seite kann der Radialflansch zusammen mit dem U-Profil des ersten Halbschalenelements das Kastenprofil bilden, d.h. das U-Profil deckelartig abschließen und im Wesentlichen einen Radialschenkel des U-Profils bilden. In einer alternativen Ausführung schließt sich auch bei dem zweiten Halbschalenelement auf der dem Axialflansch radial gegenüberliegenden Seite an den Radialflansch ein U-Profil zur Bildung des Kastenprofils an, so dass beide Halbschalenelemente jeweils einen Radialschenkel und jeweils einen Teil der beiden Axialschenkel des Kastenprofils bilden.
  • In einer Ausführung ist ein Gleitkörper zur Aufhängung des Fischmaul-Dichtungsträgers an der Leitschaufelanordnung zwischen dem Radialflansch des ersten Halbschalenelements und dem Radialflansch des zweiten Halbschalenelements beidseitig gelagert. Insbesondere kann der Fischmaul-Dichtungsträger hierzu einen Bolzen aufweisen, der Durchgangsöffnungen in den Radialflanschen und dem zwischen diesen angeordneten Gleitkörper durchgreift und diesen so festlegt. Der Bolzen kann insbesondere lösbar oder unlösbar an den Radialflanschen befestigt, insbesondere verschraubt oder vernietet, sein. Der Gleitkörper kann in einer Ausführung in einer Durchgangsöffnung, insbesondere einem Langloch, der Leitschaufelanordnung aufgenommen sein, so dass der Fischmaul-Dichtungsträger mittels Speichenzentrierung an der Leitschaufelanordnung aufgehängt ist. Der Gleitkörper kann insbesondere die beiden Radialflansche gegeneinander beabstanden und/oder abstützen und so die Steifigkeit des Kastenprofils verbessern.
  • Zusätzlich oder alternativ kann ein Zusatzblech an dem Radialflansch des ersten oder zweiten Halbschalenelements festgelegt sein. Es kann sich axial an der Leitschaufelanordnung abstützen und so den Fischmaul-Dichtungsträger axial sichern. Das Zusatzblech kann in einer Ausführung zwischen dem Radialflansch des ersten Halbschalenelements und dem Radialflansch des zweiten Halbschalenelements angeordnet sein, insbesondere zwischen dem Gleitkörper und einem Radialflansch. In einer Ausführung kann das Zusatzblech reibschlüssig an dem Radialflansch festgelegt, insbesondere zwischen diesem und dem Gleitkörper geklemmt sein, insbesondere durch einen Bolzen, der die beiden Radialflansche verbindet und/oder den Gleitkörper lagert. In einer Ausführung wird durch das reibschlüssig festgelegte Zusatzblech eine Fügereibung eingeprägt, die vorteilhaft Schwingungen dämpfen kann. Gleichermaßen kann das Zusatzblech stoffschlüssig an dem Radialflansch festgelegt, insbesondere mit diesem verschweißt sein.
  • In einer Ausführung erstreckt sich das Dichtungselement, wenigstens im Wesentlichen, axial von dem einen zu dem anderen Radialschenkel des Kastenprofils. Auf diese Weise kann eine breite Abstützfläche bereitgestellt und das Kastenprofil optimal genutzt werden. In einer Ausführung weist das Dichtungselement eine Honigwabendichtung und einen Träger, insbesondere ein Trägerblech, auf, der bzw. das an der Außenseite des Axialschenkels angeordnet, insbesondere stoffschlüssig, mit diesem verbunden, insbesondere verlötet, verschweißt oder verklebt ist, und an dessen axialschenkelabgewandten Seite die Honigwabendichtung, insbesondere stoffschlüssig, befestigt, insbesondere verlötet, verschweißt oder verklebt ist. In einer Weiterbildung kann sich die Honigwabendichtung wenigstens im Wesentlichen axial von dem einen zu dem anderen Radialschenkel des Kastenprofils erstrecken und der Träger demgegenüber axial über einen oder beide Radialschenkel überstehen. Dies kann insbesondere bei einem axialen Anstreifen die Honigwabendichtung schützen.
  • In einer Ausführung ist an einem oder beiden Radialschenkeln des Kastenprofils wenigstens ein Verstärkungselement, insbesondere ein Verstärkungsblech, befestigt, insbesondere stoffschlüssig, vorzugsweise durch Verschweißen, Verlöten oder Verkleben. Zusätzlich oder alternativ können ein oder beide Radialschenkel eine integrale Wandstärkenaufdickung aufweisen. Durch diese separat angebrachte und/oder integral ausgeführte Verstärkung des bzw. der Radialschenkel kann in einer Ausführung die Robustheit gegen ein axiales Anstreifen erhöht werden.
  • Zur Herstellung eines Fischmaul-Dichtungsträgers nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden ein oder beide Halbschalenelemente, insbesondere gusstechnisch, urgeformt. Gleichermaßen können ein oder beide Halbschalenelemente, insbesondere schmiedetechnisch, umgeformt werden. In einer Ausführung sind ein oder beide Halbschalenelemente als Blechkonstruktion ausgebildet. Insbesondere können sie eine Wandstärke aufweisen, die maximal 5 mm, insbesondere maximal 3 mm, vorzugsweise maximal 2 mm beträgt. Durch die Kastenbauweise kann in einer Ausführung so trotz geringer Wandstärke und entsprechend geringem Gewicht eine hohe Steifigkeit erreicht werden.
  • Die beiden Halbschalenelemente werden stoffschlüssig miteinander verbunden. Sie können insbesondere miteinander verschweißt werden, vorzugsweise ohne Zusatzwerkstoff, insbesondere durch Laser- oder Reibschweißen. Hierdurch kann eine leichte und prozesssichere Fügeverbindung erreicht werden. Gleichermaßen können sie auch miteinander verklebt oder gelötet werden.
  • In einer Ausführung werden die beiden Halbschalenelemente auf Stoß, insbesondere mit Stirnseiten von je einem Axialschenkel eines U-Profils der Halbschalenelemente, miteinander verbunden. Auf diese Weise kann das Gewicht reduziert und/oder das Schweißen vereinfacht werden. Gleichermaßen können Halbschalenelemente flächig miteinander verbunden werden, insbesondere durch Verschweißen von einander überlagemder Axialschenkel der beiden Halbschalenelemente.
  • Vor oder nach dem stoffschlüssigen Verbinden wird das Dichtungselement an einem Axialschenkel des Kastenprofils angeordnet. Insbesondere kann es integral mit einem oder beiden Halbschalenelementen hergestellt oder vor deren Verbindung mit diesen verbunden werden. In einer Weiterbildung kann das Dichtungselement axial geteilt ausgebildet sein, wobei ein Teil, insbesondere vor dem stoffschlüssigen Verbinden der beiden Halbschalenelemente miteinander, mit dem ersten Halbschalenelement und der andere Teil mit dem zweiten Halbschalenelement verbunden wird. Gleichermaßen kann das Dichtungselement auch nach dem stoffschlüssigen Verbinden der beiden Halbschalenelemente miteinander mit dem ersten und/oder zweiten Halbschalenelement verbunden werden. In einer Ausführung deckt das Dichtungselement, insbesondere eine Honigwabendichtung oder ein mit dieser verbundener, vorzugsweise einstückiger, Träger, eine Naht- bzw. Stoßstelle der stoffschlüssigen Fügeverbindung der beiden Halbschalenelemente miteinander ab und sichert so die Fügeverbindung. Das Dichtungselement kann insbesondere stoffschlüssig mit einem oder beiden Halbschalenelementen verbunden werden, insbesondere verschweißt, - klebt oder -lötet.
  • Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem Ausführungsbeispiel. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert, die einzige
    • Fig. 1:
    einen Fischmaul-Dichtungsträger einer Leitschaufelanordnung einer Gasturbine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Axialschnitt.
  • Fig. 1 zeigt in einem Axialschnitt einen Teil einer Gasturbine mit einer Leitschaufelanordnung mit mehreren Leitschaufeln 10, an deren radial innerer (unten in Fig. 1) Plattform 11 ein Fischmaul-Dichtungsträger aufgehängt ist.
  • Der Fischmaul-Dichtungsträger weist ein erstes Halbschalenelement 1 und ein damit verschweißtes zweites Halbschalenelement 2 auf, welche zusammen ein Kastenprofil mit zwei im Wesentlichen parallelen Axialschenkeln (1.1 + 2.1), (1.2 + 2.2) und zwei im Wesentlichen parallelen Radialschenkeln 1.3, 2.3 bilden, die in abgerundeten Ecken ineinander übergehen. Ein Dichtungselement in Form einer gestuften Honigwabendichtung 3 ist an einer Außenseite des radial inneren Axialschenkels (1.1 + 2.1) angeordnet.
  • Das erste und zweite Halbschalenelement weist jeweils einen Axialflansch 1.4 bzw. 2.4 zur Bildung einer Fischmauldichtung auf, der integral bzw. einteilig mit dem Halbschalenelement ausgebildet ist und als Deflektor der Fischmauldichtung fungiert. Ihm radial gegenüber liegt die radial innere Plattform 11 der Leitschaufelanordnung. Radial zwischen der Plattform 11 und dem Axialflansch 1.4 bzw. 2.4 ist jeweils ein Axialflansch 20.1 bzw. 21.1 einer benachbarten Laufschaufelanordnung mit Laufschaufeln 20 bzw. 21 angeordnet. Die Axialflansche 1.4, 2.4 des ersten und zweiten Halbschalenelements erstrecken sich im Wesentlichen in axialer Richtung, wobei sie radiale Absätze bzw. Stufen aufweisen.
  • Das erste Halbschalenelement weist ein U-Profil 1.1, 1.2, 1.3 zur Bildung des Kastenprofils und einen damit integral ausgebildeten Radialflansch 1.5 auf. An den Radialflansch schließt sich auf der dem U-Profil radial gegenüberliegenden Seite (oben in Fig. 1) der Axialflansch 1.4 zur Bildung der Fischmauldichtung an. Das zweite Halbschalenelement weist ebenfalls einen Radialflansch 2.5 auf, der zu dem Radialflansch 1.5 des ersten Halbschalenelements im Wesentlichen parallel ist und an den sich der Axialflansch 2.4 anschließt. Auch bei dem zweiten Halbschalenelement schließt sich auf der dem Axialflansch 2.4 radial gegenüberliegenden Seite an den Radialflansch 2.5 ein U-Profil 2.1, 2.2, 2.3 zur Bildung des Kastenprofils an, so dass beide Halbschalenelemente jeweils einen Radialschenkel 1.3 bzw. 2.3 und jeweils einen Teil 1.1 bzw. 2.1 des einen Axialschenkels (1.1 + 2.1) und einen Teil 1.2 bzw. 2.2 des anderen Axialschenkels (1.2 + 2.2) des Kastenprofils bilden.
  • Ein Gleitkörper 4 zur Aufhängung des Fischmaul-Dichtungsträgers an der Leitschaufelanordnung ist zwischen dem Radialflansch 1.5 des ersten Halbschalenelements und dem Radialflansch 2.5 des zweiten Halbschalenelements beidseitig gelagert. Hierzu weist der Fischmaul-Dichtungsträger einen Bolzen 5 auf, der Durchgangsöffnungen in den Radialflanschen 1.5, 2.5 und dem zwischen diesen angeordneten Gleitkörper 4 durchgreift und diesen so festlegt. Der Gleitkörper ist in einer Durchgangsöffnung in Form eines Langlochs 12 der Leitschaufelanordnung aufgenommen, so dass der Fischmaul-Dichtungsträger mittels Speichenzentrierung an der Leitschaufelanordnung aufgehängt ist. Der Gleitkörper beabstandet die beiden Radialflansche 1.5, 2.5 gegeneinander und stützt sie gegeneinander ab.
  • Ein Zusatzblech 6 ist an dem Radialflansch 1.5 des ersten Halbschalenelements festgelegt. Es stützt sich axial an der Leitschaufelanordnung ab und sichert so den Fischmaul-Dichtungsträger axial. Das Zusatzblech ist zwischen dem Radialflansch 1.5 des ersten Halbschalenelements und dem Radialflansch 2.5 des zweiten Halbschalenelements, insbesondere dem Gleitkörper 4 angeordnet und durch den Bolzen 5 reibschlüssig an dem Radialflansch 1.5 festgelegt, insbesondere zwischen diesem und dem Gleitkörper 4 geklemmt.
  • Das Dichtungselement erstreckt sich axial im Wesentlichen von dem einen Radialschenkel 1.3 zu dem anderen Radialschenkel 2.3 des Kastenprofils.
  • Zur Herstellung des Fischmaul-Dichtungsträgers werden beide Halbschalenelemente 1.1-1.5, 2.1-2.5 gusstechnisch urgeformt oder schmiedetechnisch umgeformt. Beide Halbschalenelemente sind als Blechkonstruktion ausgebildet und weisen eine Wandstärke auf, die maximal 5 mm beträgt.
  • Die beiden Halbschalenelemente werden anschließend miteinander ohne Zusatzwerkstoff verschweißt, insbesondere durch Laser- oder Reibschweißen. Beide Halbschalenelemente werden mit Stirnseiten von je einem Axialschenkel 1.1, 2.1 eines U-Profils der Halbschalenelemente auf Stoß miteinander verbunden.
  • Nach dem stoffschlüssigen Verbinden wird das Dichtungselement 3 an dem Axialschenkel (1.1 + 2.1) des Kastenprofils angeordnet und mit diesem verschweißt. Dabei deckt das Dichtungselement 3 eine Naht- bzw. Stoßstelle 7 der stoffschlüssigen Fügeverbindung der beiden Halbschalenelemente miteinander ab und sichert so die Fügeverbindung.
    • Bezugszeichenliste
    • 1/2
    erstes/zweites Halbschalenelement
    1.1/2.1
    Axialschenkel des U-Profils des ersten/zweiten Halbschalenelements
    1.2/2.2
    Axialschenkel des U-Profils des ersten/zweiten Halbschalenelements
    1.3/2.3
    Radialschenkel des U-Profils des ersten/zweiten Halbschalenelements
    1.4/2.4
    Axialflansch des ersten/zweiten Halbschalenelements
    1.5/2.5
    Radialflansch des ersten/zweiten Halbschalenelements
    3
    Honigwabendichtung (Dichtungselement)
    4
    Gleitkörper
    5
    Bolzen
    6
    Zusatzblech
    7
    Naht- bzw. Stoßstelle (Fügestelle)
    10
    Leitschaufel(anordnung)
    11
    radial innere Plattform
    12
    Langloch
    20/21
    Laufschaufel(anordnung)
    20.1/21.1
    Axialflansch der Laufschaufel(anordnung) 20/21

Claims (10)

  1. Fischmaul-Dichtungsträger für eine Leitschaufelanordnung (10) einer Gasturbine, mit einem ersten Halbschalenelement (1) und einem damit stoffschlüssig (7) verbundenen zweiten Halbschalenelement (2), welche zusammen ein Kastenprofil mit zwei Axialschenkeln (1.1 + 2.1, 1.2 + 2.2) und zwei Radialschenkeln (1.3, 2.3) bilden, und einem Dichtungselement (3), welches an einem Axialschenkel (1.1 + 2.1) des Kastenprofils angeordnet ist, wobei wenigstens eines von den beiden Halbschalenelementen einen integral ausgebildeten Axialflansch (1.4, 2.4) zur Bildung einer Fischmauldichtung aufweist.
  2. Fischmaul-Dichtungsträger nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Halbschalenelement ein U-Profil (1.1 - 1.3, 2.1 - 2.3) zur Bildung des Kastenprofils und einen damit integral ausgebildeten Radialflansch (1.5, 2.5) aufweisen.
  3. Fischmaul-Dichtungsträger nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch einen Gleitkörper (4) zur Aufhängung des Fischmaul-Dichtungsträgers an der Leitschaufelanordnung, welcher zwischen dem Radialflansch des ersten Halbschalenelements und dem Radialflansch des zweiten Halbschalenelements beidseitig gelagert ist, und/oder durch ein Zusatzblech (6), welches an dem Radialflansch des ersten oder zweiten Halbschalenelements reib- oder stoffschlüssig festgelegt ist.
  4. Fischmaul-Dichtungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement eine Honigwabendichtung (3) aufweist und/oder sich, wenigstens im Wesentlichen, axial von dem einen zu dem anderen Radialschenkel des Kastenprofils erstreckt.
  5. Fischmaul-Dichtungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialflansch des ersten und/oder zweiten Halbschalenelements sich, wenigstens im Wesentlichen, in axialer Richtung erstreckt.
  6. Fischmaul-Dichtungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem Verfahren nach Anspruch 9 oder einem darauf rückbezogenen Anspruch hergestellt ist.
  7. Leitschaufelanordnung (10) für eine Gasturbine, mit einem Fischmaul-Dichtungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer radial inneren Plattform (11), die zusammen mit wenigstens einem Axialflansch (1.4, 2.4) des Fischmaul-Dichtungsträgers eine Fischmauldichtung zur Aufnahme eines Axialflansches (20.1, 21.1) einer benachbarten Laufschaufelanordnung (20, 21) radial zwischen der Plattform und dem Axialflansch bildet.
  8. Gasturbine, insbesondere Gasturbinen-Triebwerk, mit einer Leitschaufelanordnung (10) nach dem vorhergehenden Anspruch und wenigstens einer benachbarten Laufschaufelanordnung (20, 21) mit einem Axialflansch (20.1, 21.1), der radial zwischen der Plattform (11) und einem Axialflansch (1.4, 2.4) eines Halbschalenelements (1, 2) des Fischmaul-Dichtungsträgers angeordnet ist.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Fischmaul-Dichtungsträgers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten:
    - Urformen, insbesondere Gießen, und/oder Umformen, insbesondere Schmieden, wenigstens eines Halbschalenelements (1, 2);
    - stoffschlüssiges Verbinden dieses Halbschalenelements mit dem anderen Halbschalenelement; und
    - Anordnen des Dichtungselements (3) an einem Axialschenkel (1.1 + 2.1) des Kastenprofils.
  10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die beiden Halbschalenelemente auf Stoß (7) an Stirnseiten ihrer Axialschenkel miteinander stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt werden.
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