EP2938869A1 - Dichtelement zur dichtung eines spaltes - Google Patents

Dichtelement zur dichtung eines spaltes

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EP2938869A1
EP2938869A1 EP14711712.1A EP14711712A EP2938869A1 EP 2938869 A1 EP2938869 A1 EP 2938869A1 EP 14711712 A EP14711712 A EP 14711712A EP 2938869 A1 EP2938869 A1 EP 2938869A1
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EP
European Patent Office
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sealing element
component
section
end section
sections
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14711712.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Simon Bez
Ningsih Flohr
Vera Kristin FRANKE
Pascal HINKEROHE
Frederic Etienne KRACHT
Philipp KREUTZER
Rudolf Küperkoch
Florian MIGAS
Frank PREUTEN
Oliver Schneider
Hans Thermann
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
Publication of EP2938869A1 publication Critical patent/EP2938869A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
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    • F01D25/12—Cooling
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Definitions

  • the invention relates to a sealing element for sealing a gap between two thermally mutually movable components, each having two substantially parallel Bauteilnuten, wherein the sealing element is directed along a main line and in a substantially to
  • Main line vertical cross section has a first end portion and a second end portion and a central portion disposed between the end portions. It further relates to a gas turbine with such a sealing element.
  • a gas turbine is a turbomachine in which a pressurized gas expands. It consists of a turbine or expander, an upstream compressor and an intermediate combustion chamber.
  • the principle of operation is based on the cycle process (joule process): this compresses air via the blading of one or more compressor stages, then mixes these in the combustion chamber with a gaseous or liquid fuel, ignites and burns.
  • the air is guided in a secondary air system and used for cooling in particular thermally stressed components.
  • the result is a hot gas (mixture of combustion gas and air), which relaxes in the subsequent turbine part, with thermal converts into mechanical energy and first drives the compressor.
  • the remaining portion is used in the shaft engine for driving a generator, a propeller or other rotating consumers.
  • the thermal energy accelerates the hot gas flow, which generates the thrust.
  • leaks lead to increased energy consumption by the compressor and a difficult design calculation of the components.
  • Another reason why leaks should be avoided concerns the true hot gas temperatures in the turbine: the more leakage losses are present, the higher the air consumption of the secondary air system and the less compressed air is therefore supplied to the combustion chamber.
  • the inlet temperature must be set higher by supplying more fuel.
  • the components are subject to higher loads and additional cooling is necessary. As a result, increased design effort and reduced turbine efficiency follow.
  • sealing concepts are used within the turbine as required.
  • flat in a main line along the respective gap, z. B. along the circumferential direction in radial gaps extending sealing elements in a groove, which is usually perpendicular or at a defined angle to be sealed gap, driven.
  • the sealing elements are designed as flat sealing elements with a smooth surface.
  • grooved or serrated sealing plates are used, which are also referred to as a riffle seal or comb profiled seal. This is a metal gasket having between two ends or end portions a central region with a smooth and a serrated or toothed surface and is known for example from EP 0 852 659 Bl.
  • the toothed profile is deformed during assembly so far that after installation creates a virtually backlash-free connection between the grooved components and the sealing element.
  • a disadvantage of the above-mentioned sealing elements is that they are unsuitable for components that are subjected to larger radial displacements against each other, due to their lack of flexibility in the radial direction. Due to the comparatively high rigidity of the sheet, it quickly leads to wear marks due to twisting and offset movements in the
  • This object is achieved according to the invention by arranging parallel to the first end portion a third end portion with the first end portion substantially the same extension direction and parallel to the second end portion, a fourth end portion with the second end portion substantially the same extension direction at the central region.
  • the invention is based on the consideration that the sealing elements used hitherto in particular allow a mobility of the components along their extension direction, typically in the axial direction.
  • a higher flexibility of the sealing element would be achievable if the sheet thicknesses of the sealing element could be selected to be lower, so that the sealing element itself would be flexibly movable.
  • the hold of the sealing element on the respective component should be improved. This is possible by the arrangement of further end portions, which are arranged parallel to the existing end portions. This results in a double tongue and groove joints on each side of the sealing element with double, parallel grooves in the component, whereby the grip on the respective component reinforced and the seal is improved.
  • the middle region comprises a section connecting the first and third end sections and a section connecting the second and fourth end sections, the sections being connected via a connecting section.
  • the introduced in parallel grooves in the same component end portions are directly connected to each other, for. B. by means of a semi-circular section.
  • the end portions are located as tips of a U-shaped portion in the respective grooves.
  • the two sections are then further connected via a connecting portion, the z. B. can just extend through the gap.
  • Other shapes are possible.
  • the central region comprises a section connecting the first and second end sections and a section connecting the third and fourth end sections, the sections being connected via a connecting section.
  • two in relation to the gap opposite Bauteilnuten different components introduced end portions are connected to each other, for. B. in the nature of the previously remaining sealing plates, but which may be made thinner to improve the elasticity for twisting and misalignment.
  • the two connecting sections are then connected to one another via a connecting section. xed.
  • the sections can z. B. directly welded or soldered together, so that the connecting portion consists only of the weld.
  • the connecting portion is designed self-return stretchable.
  • the middle region and / or the respective end sections are configured in such a way that the respective end sections can be moved in the same extension direction against each other in a self-restoring manner.
  • This can be done in a particularly simple manner, characterized in that the central region is made of correspondingly thin sheet, so that the elasticity of the material used allows a corresponding expansion and compression.
  • the elasticity of the sealing element is also increased.
  • the respective end section is configured in a zigzag shape in its cross section. Together with the compared to previously used sealing plates thinner design of the sealing element thus results in a resilient function in the axial direction.
  • the respective end section has a surface which is toothed.
  • the toothing can be provided with an inclination pointing to the central region, so that the end portion is on the one hand compressible and on the other hand in the manner of a barb in the groove is fixed.
  • the toothing can also be applied on both sides of each end section in order to further improve the fixation in the groove.
  • the respective end portion can advantageously be bent in a circle.
  • the radius decreases, the end portion springs in and slides smoothly into the groove. In an outward movement, however, the element is tense and thus inhibits the
  • the sealing element is at least partially made of a metallic material.
  • metallic materials offer a reversible
  • a described sealing element is arranged in an advantageous embodiment in a gas turbine, which has a hot gas region and a cooling gas region to be sealed therefrom for cooling guide vanes of the gas turbine, wherein the sealing element in two substantially parallel Bauteilnuten a first component and in two substantially parallel Bauteilnuten a to the engages first component adjacent the second component, wherein between the components, a gap is formed.
  • the double tongue and groove connection in each component offers a particularly secure hold of the sealing element even with strong displacement or distortion, so that the cooling gas area is perfectly sealed from the hot gas area.
  • the end section to be introduced into the respective component groove advantageously has a slight oversize relative to the component groove.
  • the component groove, into which the sealing element engages tapers away from the gap into the component. This facilitates assembly, since the sealing element can be inserted more easily into the component groove.
  • the taper can be formed, in particular, in that the web formed between the parallel component grooves is wedge-shaped in profile.
  • the spacing of the end sections engaging in the essentially parallel component grooves is slightly smaller than the spacing of the essentially parallel component grooves.
  • the end portions are pressed apart during insertion into the groove, so that the sealing element is held like a claw in the grooves by the resulting bias.
  • the sealing element is particularly well fixed in the grooves. Due to the pre-tension of the end sections against each other, a retraction movement takes place when the sealing element is withdrawn namely at the end sections, whereby the radius of the circular bend is increased and the end section wedges in the respective groove.
  • the length of the respective end section varies along the main line and the respective end section engages in a Bauteilnut whose depth profile of Variation of the length is formed.
  • a displacement protection of the sealing element along the main line can be realized in a simple manner:
  • sealing elements and component grooves can be matched to one another in this manner in the manner of a coding, so that a specific sealing element only fits into a specific component groove along its main line due to its length variation. As a result, errors during assembly can be prevented.
  • a gas turbine having a hot gas region and a cooling gas region to be sealed therefrom for cooling guide vanes, wherein the regions are separated from one another by a plurality of components arranged in the circumferential direction and in the axial direction and at least one first component and a second component are spaced apart by a gap.
  • the advantages achieved by the invention are in particular that a much better grip of the sealing element and a greater flexibility in the radial direction with sealing by a sealing element with double double end sections on both sides, which are introduced into corresponding double Bauteilnuten on each side of the gap two axially spaced components are allowed in a gas turbine.
  • the flexibility of the sealing element so as to minimize thermal stresses and prevents cracking.
  • a better sealing effect is achieved by reliably closing the gap.
  • the high potential for axial play compensation and the self-locking effect additionally reduce the current risk that the sealing element may fall out of the component groove.
  • FIG. 11 is a plan view of the sealing element of FIG. 10
  • FIG. 1 a detail of a gas turbine 1 is shown, which is aligned along an axis 2.
  • the gas turbine 1 has in a housing 4 in the axial direction alternately vanes 6 and blades 8.
  • the vanes 6 are directed along an axis 10 perpendicular to the axis 2 of the gas turbine and arranged along the circumference of the gas turbine 1 forming a circle.
  • Such a circle of vanes 6 is also referred to as Leitschaufelrad.
  • the vanes 6 are connected via a respective vane plate 12 to the housing 4 of the gas turbine 1 and are thus part of the stator of the gas turbine first
  • adjacent vanes 6 are spaced apart from each other by a respective gap (not shown in detail), allowing them to expand substantially freely thermally.
  • the guide blade plate 12 separates a hot gas region 14 formed around the axis 2 of the gas turbine 1 from a cooling gas region 16 formed between the guide blade plate 12 and the housing 4.
  • the hot gas previously burned in the combustion chamber not shown, flows. while in the cooling air area, bleed air typically flows out of the end area of the compressor.
  • the rotor blades 8 are stretched along a respective axis 18, which is also substantially orthogonal to the axis 2 of the gas turbine 1.
  • the blades 8 lie completely in the hot gas region 14. They are arranged in a ring shape as a blade wheel on the rotor of the turbine rotating about the axis 2.
  • a vane wheel is called a turbine stage together with the downstream impeller.
  • the hot gas region 14 is separated from the cooling gas region 16 by a plurality of ring segments 20 along the circumference of the gas turbine 1.
  • the ring segments 20 are each connected to the housing 4.
  • a respective ring segment 20 is spaced from a respective vane 6, in particular the vane plate 12 by a gap 22.
  • This gap 22 is sealed by a sealing element 24, which largely prevents a flow of cooling gas from the cooling gas region 16 into the hot gas region 14.
  • the guide vane 12 in this case represents a first component and the ring segment 20 is a second component.
  • FIG. 2 shows a first exemplary embodiment of the sealing element 24 in the enlarged illustration of the region II from FIG. 2 shows a guide plate 12 and a ring segment 20 as two adjacent components, which the gap 22 are spaced from each other.
  • the components may alternatively be two adjacent guide vanes 6, in particular guide vanes 12, as well as two adjacent ring segments 20.
  • the gap 22 sealingly engages a sealing element 24 a.
  • the sealing element 24 is aligned along a leading in the drawing, aligned in the circumferential direction main line and has in the illustrated cross section perpendicular to the main line a first end portion 38, a second end portion 40 and an intermediate central region 42.
  • the first end section 38 lies in the component groove 26 and is thus in the
  • the second end portion 40 is located in the Bauteilnut 30 and is thus aligned substantially in the radial direction to the ring segment 20 out.
  • a third end section 44 in the component groove 28 Arranged parallel to the first end section 38 on the central region 42 is a third end section 44 in the component groove 28. Parallel to the second end section 40 on the central region 42 is a fourth end section 46 in the component groove 32.
  • the end sections 38, 44 in the component grooves 26, 28 of the vane support 12 are connected by a parabolic shaped portion 48.
  • the end sections 40, 46 in the component grooves 30, 32 of the ring segment 20 connected by a parabolic shaped portion 50.
  • the sections 48, 50 are connected by a radially aligned connecting portion 52.
  • the end sections 38, 40, 44, 46 are in each case circular inwards, ie, bent toward the respective other end section 38, 40, 44, 46 in the same component 12, 20.
  • the entire sealing element 24 is made of comparatively thin sheet metal, for example of a thermally high-strength nickel alloy.
  • the sealing element 24 is thus elastically extensible. This elasticity is used for fixing the sealing element 24 in the Bauteilnuten 26, 28, 30, 32.
  • the axial distance between the respective parallel end sections 38, 44 and 40, 46 is greater than the spacing of the parallel component grooves 26, 28 and 30, 32 in the uninstalled state of the sealing element 24. This can be seen in the comparison drawing shown in FIG showing the sealing element 24 in the non-installed state.
  • the respective end section 38, 40, 44, 46 with its circular bend has a slight oversize relative to the respective component groove 26, 28, 30, 32.
  • FIGS. 4 to 10 each show alternative embodiments of the sealing element 24.
  • the drawings are described by way of their differences from the exemplary embodiment of FIG. 2 or other previously described figures. Not mentioned Features are substantially equal to FIG 2 and the above-mentioned above-mentioned figure.
  • FIG. 4 shows a sealing element 24, the middle region 42 of which is configured differently with respect to FIG. 2.
  • opposite end sections 38, 40 and 44, 46 are connected to one another by connecting sections 54 and 56 which are aligned essentially axially connected.
  • the sections 54, 56 are connected via a radially aligned connecting section 58.
  • the connecting portion 58 may extend or be interrupted over the entire length of the sealing element 24 along the main line, so that there is only a partial or point connection.
  • FIG. 6 substantially the sealing element 24 from FIG. 4 is shown, wherein the connecting section 58 is designed to increase the flexibility as a resilient element, ie. H. as an arrangement of springs or expansion rods.
  • FIG. 8 in turn, essentially the sealing element 24 from FIG. 4 is shown, wherein the connecting section 58 only consists of a weld seam between the sections 54, 56 which are connected to one another. Accordingly, the sections 54, 56 are more bent.
  • the webs 34, 36 have no wedge shape, but are rounded.
  • FIG. 6 also shows a situation with an axial enlargement of the gap: The bent end sections 38, 40, 44, 46 roll up due to the balance of forces and become wedged in the component grooves 26, 28, 30, 32.
  • the sealing element 24 shown in FIG 9 is held thicker with respect to the sealing element 24 of FIG 2 in terms of sheet thickness.
  • the sections 54, 56 are connected via a connecting section 58, which essentially consists of a welded seam.
  • the sections 54, 56 may be connected by brazing.
  • the connecting portion 58 may extend over the entire length of the sealing element 24 along the main line or be interrupted, so that only a partial or punctual connection exists.
  • the end portions 38, 40, 44, 46 are configured in a zigzag shape and have a slight oversize relative to the respective component groove 26, 28, 30, 32. As a result, they are compressed upon insertion into the component grooves 26, 28, 30, 32 and form a plurality of contact surfaces with the component groove 26, 28, 30, 32, depending on the axial prestressing and offset or twisting of the components to be sealed.
  • the thickness of the sheet metal is also increased compared with the embodiment of FIG. 4, but is still thinner than in the case of the previously used sealing sheets.
  • opposite end sections 38, 40 and 44, 46 are connected to one another by connecting sections 54 and 56, which are oriented essentially axially.
  • the sections 54 and 56 have in their center a bulge 60, which is directed to the respective other section 54 and 56, respectively.
  • the portions 54, 56 are connected via a connecting portion 58, which in turn consists essentially of a weld.
  • the end sections 38, 40, 44, 46 are toothed on their radially aligned surfaces, ie both the surfaces facing the hot gas section 14 and the cooling gas section 16.
  • the toothing shown schematically may be inclined in the direction of the central region 42, so that in conjunction with the excess relative to the respective Bauteilnut 26, 28, 30, 32, an effect in the manner of a barb is achieved.
  • the end sections 38, 40 adjoining the cooling gas region 16 together with the connecting section 54 form a metal sheet
  • the end sections 44, 46 adjoining the hot gas region together with the connecting section 56 form a further metal sheet.
  • the metal sheets are connected at the connecting portion 58 to the finished sealing element 24.
  • FIG. 11 shows the view XI from FIG. 10, wherein only the sheet facing the cooling gas region 16 is shown.
  • the end portions 38, 40 vary linearly in length along the main line, resulting in a trapezoidal shape of the sheet.
  • the Bauteilnuten 26, 30 are formed the length variation.
  • the sheet (not shown) facing the hot gas area 14 has the same length variation, but is reversed with respect to the main line so that the trapezoidal shape is opposite to that of the first sheet. Accordingly, the Bauteilnuten 28, 32 are formed. As a result, the sealing element 24 is secured against displacements along the main line.
  • the cooling gas region 16 facing sheet metal made of a less temperature-resistant and thus cheaper material be as the the hot gas region 14 facing sheet.
  • the component grooves 26, 28, 30, 32 can taper into the respective component 12, 20.

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Abstract

Ein Dichtelement (24) zur Dichtung eines Spaltes (22) zwischen zwei thermisch gegeneinander beweglichen Bauteilen (12, 20), die jeweils zwei im Wesentlichen parallele Bauteilnuten (26, 28, 30,32) aufweisen, wobei das Dichtelement (24) entlang einer Hauptlinie gerichtet ist und in einem im Wesentlichen zur Hauptlinie senkrechten Querschnitt einen ersten Endabschnitt (38) und einen zweiten Endabschnitt (40) sowie einen zwischen den Endabschnitten (38, 40) angeordneten Mittelbereich (42) aufweist, soll eine wirksame Dichtung auch bei radial vergleichsweise großen Wärmeausdehnungen der Bauteile gewährleisten und dennoch thermische Spannungen und Rissbildungen an den Bauteilen verringern. Dazu ist parallel zum ersten Endabschnitt (38) ein dritter Endabschnitt (44) mit zum ersten Endabschnitt (48) im Wesentlichen gleicher Erstreckungsrichtung und parallel zum zweiten Endabschnitt (40) ein vierter Endabschnitt (46) mit zum zweiten Endabschnitt (40) im Wesentlichen gleicher Erstreckungsrichtung am Mittelbereich (34) angeordnet.

Description

Beschreibung
Dichtelement zur Dichtung eines Spaltes
Die Erfindung betrifft ein Dichtelement zur Dichtung eines Spaltes zwischen zwei thermisch gegeneinander beweglichen Bauteilen, die jeweils zwei im Wesentlichen parallele Bauteilnuten aufweisen, wobei das Dichtelement entlang einer Hauptlinie gerichtet ist und in einem im Wesentlichen zur
Hauptlinie senkrechten Querschnitt einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt sowie einen zwischen den Endabschnitten angeordneten Mittelbereich aufweist. Sie betrifft weiter eine Gasturbine mit einem derartigen Dichtelement.
Eine Gasturbine ist eine Strömungsmaschine, in der ein unter Druck stehendes Gas expandiert. Sie besteht aus einer Turbine oder Expander, einem vorgeschalteten Verdichter und einer zwischengeschalteten Brennkammer. Das Wirkungsprinzip beruht auf dem Kreisprozess (Joule-Prozess) : Dieser komprimiert über die Beschaufelung einer oder mehrerer Verdichterstufen Luft, mischt diese anschließend in der Brennkammer mit einem gasförmigen oder flüssigen Treibstoff, zündet und verbrennt. Außerdem wird die Luft in ein Sekundärluftsystem geführt und zur Kühlung insbesondere thermisch stark beanspruchter Bauteile eingesetzt.
So entsteht ein Heißgas (Mischung aus Verbrennungsgas und Luft), das im nachfolgenden Turbinenteil entspannt, wobei sich thermische in mechanische Energie umwandelt und zunächst den Verdichter antreibt. Der verbleibende Anteil wird beim Wellentriebwerk zum Antrieb eines Generators, eines Propellers oder anderen rotierenden Verbrauchern verwendet. Beim Strahltriebwerk dagegen beschleunigt die thermische Energie den heißen Gasstrom, was den Schub erzeugt.
Bei Gasturbinen mit hohen Turbineneintrittstemperaturen von teilweise über 1000 °C treten aufgrund der hohen Temperatur- differenz zwischen Kaltstart und Betrieb thermische Dehnungen der einzelnen Komponenten der Gasturbine auf, so dass zur Vermeidung hoher thermischer Spannungen und von Rissbildungen benachbarte Komponenten teilweise durch einen Spalt voneinan- der beabstandet sind. Da das Sekundärluftsystem typischerweise einen höheren Druck aufweist als der Heißgaskanal, treten an den Spalten innere Leckagen an Kühlluft in der Turbine auf und sorgen für Verluste an Leistung und Wirkungsgrad. Insbesondere ergibt sich dies an den Spalten zwischen Plattformen von Turbinenleitschaufein und Ringsegmenten, die den Heißgaskanal begrenzen.
Die Leckagen führen zu einem erhöhten Energieverbrauch durch den Verdichter und eine erschwerte Auslegungsberechnung der Bauteile. Ein weiterer Grund, weshalb Leckagen vermieden werden sollen, betrifft die echten Heißgastemperaturen in der Turbine: Je mehr Leckageverluste vorhanden sind, desto höher ist der Luftverbrauch des Sekundärluftsystems und desto weniger komprimierte Luft wird daher der Brennkammer zugeführt. Um in diesem Fall eine hohe Leistung der Turbine zu erzeugen, muss die Eintrittstemperatur höher gewählt werden, indem mehr Brennstoff zugeführt wird. Dadurch werden die Bauteile allerdings höher beansprucht und eine zusätzliche Kühlung ist notwendig. Als Resultat folgen ein erhöhter konstruktiver Auf- wand und ein reduzierter Turbinenwirkungsgrad.
Zur Minimierung der Leckagen werden innerhalb der Turbine die verschiedensten Dichtungskonzepte je nach Anforderung angewandt. Üblicherweise werden flache, sich in einer Hauptlinie entlang des jeweiligen Spaltes, z. B. entlang der Umfangs- richtung bei Radialspalten erstreckende Dichtelemente in einer Nut, welche in der Regel senkrecht oder mit einem definierten Winkel zum abzudichtenden Spalt steht, eingetrieben. Im einfachsten Fall sind die Dichtelemente als flache Dichtelemente mit glatter Oberfläche ausgelegt. Häufig werden auch geriffelte oder gezahnte Dichtbleche verwendet, die auch als Riffle-Seal- oder kammprofilierte Dichtung bezeichnet werden. Hierbei handelt es sich um eine Metalldichtung, die zwischen zwei Enden oder Endabschnitten einen Mittelbereich mit einer glatten und einer geriffelten oder gezahnten Oberfläche aufweist und beispielsweise aus der EP 0 852 659 Bl bekannt ist. Das gezahnte Profil wird bei der Montage so weit verformt, dass nach dem Einbau eine nahezu spielfreie Verbindung zwischen den mit einer Nut versehenen Bauteilen und dem Dichtelement entsteht. Nachteilig bei den genannten Dichtelementen ist jedoch, dass sie für Bauteile, die größeren radialen Verschiebungen gegeneinander unterworfen sind, aufgrund ihrer mangelnden Flexibilität in radialer Richtung ungeeignet sind. Durch die vergleichsweise hohe Steifigkeit des Bleches kommt es schnell zu Verschleißspuren durch Verwinden und Versatzbewegungen im
Gasturbinenbetrieb, die zu Leckagen führen. Auch die Riffelspitzen bieten häufig nur wenig Elastizität, wodurch sich das Blech vergleichsweise schlecht montieren lässt. Teilweise werden sogar Nacharbeiten bei der Montage erforderlich, die jedoch auch schnell zu unerwünschten zusätzlichen Leckagen führen können .
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Dichtelement der eingangs genannten Art anzugeben welches eine wirksame Dichtung auch bei radial vergleichsweise großen Wärmeausdehnungen der Bauteile gewährleistet und dennoch thermische Spannungen und Rissbildungen an den Bauteilen verringert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem parallel zum ersten Endabschnitt ein dritter Endabschnitt mit zum ersten Endabschnitt im Wesentlichen gleicher Erstreckungsrichtung und parallel zum zweiten Endabschnitt ein vierter Endabschnitt mit zum zweiten Endabschnitt im Wesentlichen gleicher Erstreckungsrichtung am Mittelbereich angeordnet ist.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass die bisher verwendeten Dichtelemente vor allem eine Beweglichkeit der Bauteile entlang ihrer Erstreckungsrichtung erlauben, typischerweise in axialer Richtung. Eine höhere Flexibilität des Dichtelements wäre erreichbar, wenn die Blechdicken des Dichtelements geringer gewählt werden könnten, so dass das Dichtelement selbst flexibel bewegbar wäre. Dabei sollte aber der Halt des Dichtelements am jeweiligen Bauteil verbessert werden. Dies ist durch die Anordnung weiterer Endabschnitte möglich, die parallel zu den bestehenden Endabschnitten angeordnet werden. Damit ergibt sich auf jeder Seite des Dichtelements eine doppelte Nut-Feder-Verbindungen mit doppelten, parallelen Nuten im Bauteil, wodurch der Halt am jeweiligen Bauteil verstärkt und die Abdichtung verbessert wird.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Mittelbereich einen den ersten und den dritten Endabschnitt ver- bindenden Abschnitt und einen den zweiten und den vierten Endabschnitt verbindenden Abschnitt umfasst, wobei die Abschnitte über einen Verbindungsabschnitt verbunden sind.
Hierbei sind also die in parallele Nuten in demselben Bauteil eingebrachten Endabschnitte miteinander direkt verbunden, z. B. mittels eines halbkreisförmigen Abschnitts. Somit liegen die Endabschnitte als Spitzen eines U-förmigen Abschnitts in den jeweiligen Nuten. Die beiden Abschnitte sind dann weiter über einen Verbindungsabschnitt verbunden, der sich z. B. gerade durch den Spalt erstrecken kann. Andere Formen sind möglich.
In einer zweiten, alternativen oder zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Mittelbereich einen den ersten und den zweiten Endabschnitt verbindenden Abschnitt und einen den dritten und den vierten Endabschnitt verbindenden Abschnitt, wobei die Abschnitte über einen Verbindungsabschnitt verbunden sind. Hierbei sind also zwei in bezogen auf den Spalt gegenüberliegende Bauteilnuten unterschiedlicher Bauteile eingebrachte Endabschnitte miteinander verbunden, z. B. in der Art der bisher übrigen Dichtbleche, die aber dünner ausgestaltet sein können, um die Elastizität für Verwinden und Versatz zu verbessern. Die beiden verbindenden Abschnitte werden dann über einen Verbindungsabschnitt aneinander fi- xiert . Die Abschnitte können z. B. direkt miteinander verschweißt oder verlötet werden, so dass der Verbindungsabschnitt nur aus der Schweißnaht besteht. In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Verbindungsabschnitt selbstrückstellend dehnbar ausgestaltet. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die verbindenden Abschnitte über eine Feder oder einen Dehnstab verbunden sind. Dadurch wird die Elastizität des Dichtelements weiter erhöht, während eine leichte Montierbarkeit des Dichtelements erhalten bleibt. Die Dichtwirkung gerade bei Verwindung und Versatz des Dichtelements wird dadurch verbessert.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind der Mittel - bereich und/oder die jeweiligen Endabschnitte derart ausgestaltet, dass die jeweiligen Endabschnitte in gleicher Er- streckungsrichtung gegeneinander selbstrückstellend bewegbar sind. Dies kann in besonders einfacher Weise dadurch erfolgen, dass der Mittelbereich aus entsprechend dünnem Blech hergestellt ist, so dass die Elastizität des verwendeten Materials eine entsprechende Dehnung und Stauchung ermöglicht. Hierdurch wird ebenfalls die Elastizität des Dichtelements erhöht. In alternativer oder zusätzlicher vorteilhafter Ausgestaltung ist der jeweilige Endabschnitt in seinem Querschnitt zick- zackförmig ausgestaltet. Zusammen mit der im Vergleich zu bisher verwendeten Dichtblechen dünneren Ausgestaltung des Dichtelements ergibt sich somit eine federnde Funktion in axialer Richtung. Durch die Zickzackform des Endabschnitts bilden sich je nach axialer Vorspannung und Versatz bzw. Verwindung der abzudichtenden Komponenten mehrere Kontaktflächen zur Bauteilnut aus. In weiterer alternativer oder zusätzlicher vorteilhafter Ausgestaltung weist der jeweilige Endabschnitt eine Oberfläche auf, die gezahnt ist. Auch bei einer Ausgestaltung des Dichtelements mit doppelter Nut-Feder-Verbindung auf jeder Seite ist eine derartige Zahnung in der Art der bisher verwendeten Riffelbleche von erheblichem Vorteil: Die Zahnung kann mit einer zum Mittelbereich hin zeigenden Neigung versehen sein, so dass der Endbereich einerseits kompressibel ist und ande- rerseits in der Art eines Widerhakens in der Nut fixiert wird. Die Zahnung kann auch beiderseits jedes Endabschnittes angebracht werden, um die Fixierung in der Nut weiter zu verbessern . Weiterhin kann der jeweilige Endabschnitt vorteilhafterweise kreisförmig umgebogen sein. Bei einer Kompression des Endabschnitts beispielsweise beim Einschieben in die Bauteilnut verringert sich der Radius, der Endabschnitt federt ein und gleitet Leichtgängig in die Nut. Bei einer Auswärtsbewegung hingegen verspannt sich das Element und hemmt damit das
Lösen .
Vorteilhafterweise ist das Dichtelement zumindest teilweise aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Insbesondere metallische Werkstoffe bieten eine reversible
Deformierbarkeit bei ausreichend dünner Anordnung, so dass die Vorteile der beschriebenen geometrischen Ausgestaltungen verstärkt oder überhaupt erst ermöglicht werden. Ein beschriebenes Dichtelement ist in vorteilhafter Ausgestaltung in einer Gasturbine angeordnet, die einen Heißgasbereich und einen hiervon abzudichtenden Kühlgasbereich zur Kühlung von Leitschaufeln der Gasturbine aufweist, wobei das Dichtelement in zwei im Wesentlichen parallele Bauteilnuten eines ersten Bauteils und in zwei im Wesentlichen parallele Bauteilnuten eines an das erste Bauteil angrenzenden zweiten Bauteils eingreift, wobei zwischen den Bauteilen ein Spalt gebildet ist. Die doppelte Nut-Feder-Verbindung in jedem Bauteil bietet einen besonders sicheren Halt des Dichtelements auch bei starker Verschiebung oder Verwindung, so dass der Kühlgasbereich vom Heißgasbereich hervorragend abgedichtet wird . Hierbei weist der in die jeweilige Bauteilnut einzuführende Endabschnitt gegenüber der Bauteilnut vorteilhafterweise ein geringes Übermaß auf. Dadurch wird der Endabschnitt bereits beim Einführen deformiert, ohne dass bereits eine thermische Ausdehnung erfolgt ist. Hierdurch wird unabhängig von der momentan herrschenden Temperatur in der Gasturbine und der Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlgasbereich und dem heißgasführenden Bereich eine wirksame Abdichtung der Spalte erzielt .
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung verjüngt sich die Bauteilnut, in die das Dichtelement eingreift, von dem Spalt weg in das Bauteil hinein. Dadurch wird die Montage erleichtert, da sich das Dichtelement leichter in die Bauteilnut einschieben lässt. Die Verjüngung kann insbesondere dadurch gebildet sein, dass der zwischen den parallelen Bauteilnuten gebildete Steg im Profil keilförmig ausgestaltet ist.
In wiederum weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Ab- stand der in die im Wesentlichen parallelen Bauteilnuten eingreifenden Endabschnitte geringfügig kleiner als der Abstand der im Wesentlichen parallelen Bauteilnuten. Hierdurch werden die Endabschnitte beim Einführen in die Nut auseinander gedrückt, so dass durch die dadurch entstehende Vorspannung das Dichtelement krallenartig in den Nuten gehalten wird. Insbesondere in Kombination mit einer kreisförmigen Umbiegung der Endabschnitte, insbesondere wenn diese nach innen erfolgt, d. h. zum jeweils anderen Endabschnitt hin, wird das Dichtelement besonders gut in den Nuten fixiert. Durch die Vor- Spannung der Endabschnitte gegeneinander erfolgt beim Herausziehen des Dichtelements nämlich an den Endabschnitten eine Aufrollbewegung, wodurch der Radius der kreisförmigen Biegung erhöht wird und der Endabschnitt sich in der jeweiligen Nut verkeilt .
Vorteilhafterweise variiert die Länge des jeweiligen Endabschnitts entlang der Hauptlinie und der jeweilige Endabschnitt greift in eine Bauteilnut ein, deren Tiefenprofil der Variation der Länge angeformt ist. Hierdurch kann in einfacher Weise eine Verschiebesicherung des Dichtelements entlang der Hauptlinie realisiert werden: Durch Bauteilnuten mit veränderlicher Nuttiefe und entsprechend angepasster Ausdeh- nung der Endabschnitte kann das Dichtelement formschlüssig gegen einer Verschiebung entlang der Hauptlinie gesichert werden. Zudem können auf diese Weise in der Art einer Codierung Dichtelemente und Bauteilnuten aufeinander abgestimmt werden, so dass ein bestimmtes Dichtelement aufgrund seiner Längenvariation entlang seiner Hauptlinie nur in eine bestimmte Bauteilnut passt. Hierdurch können Fehler bei der Montage verhindert werden.
Eine Gasturbine mit einem Heißgasbereich und einem hiervon abzudichtenden Kühlgasbereich zur Kühlung von Leitschaufeln, wobei die Bereiche durch eine Mehrzahl in Umfangsrichtung und in axialer Richtung angeordneter Bauteile voneinander getrennt sind und zumindest ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil durch einen Spalt beabstandet sind, weist vorteilhaf- terweise zwei im Wesentlichen parallele Bauteilnuten im ersten Bauteil und zwei im Wesentlichen parallele Bauteilnuten im zweiten Bauteil auf, in die den Spalt dichtend ein beschriebenes Dichtelement angeordnet ist. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch ein Dichtelement mit beidseitig doppelten parallelen Endabschnitten, die in entsprechende doppelte Bauteilnuten auf jeder Seite des Spalts eingebracht werden, ein wesentlich besserer Halt des Dichtelements und eine grö- ßere Flexibilität in radialer Richtung bei Abdichtung zweier axial beabstandeter Bauteile in einer Gasturbine ermöglicht werden. Durch die Flexibilität des Dichtelements werden so thermische Spannungen minimiert und Rissbildungen verhindert. Außerdem wird eine bessere Dichtwirkung durch zuverlässiges Verschließen des Spaltes erreicht. Das hohe Potential zum axialen Spielausgleich und der Selbsthemmeffekt verringern zusätzlich das derzeitige Risiko, dass das Dichtelement aus der Bauteilnut fallen kann. Die Erfindung wird anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Darin zeigen: FIG 1 einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch
eine Gasturbine,
FIG 2 bis 10 Querschnitte durch verschiedene Dichtelemente in der Gasturbine, und
FIG 11 eine Aufsicht auf das Dichtelement aus FIG 10.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
In FIG 1 ist ausschnittsweise eine Gasturbine 1 dargestellt, die entlang einer Achse 2 ausgerichtet ist. Im Folgenden verwendete Begriffe wie axial, radial oder in Umfangsrichtung beziehen sich stets auf die Achse 2 der Gasturbine 1.
Die Gasturbine 1 weist in einem Gehäuse 4 in axialer Richtung abwechselnd Leitschaufeln 6 und Laufschaufeln 8 auf. Die Leitschaufeln 6 sind entlang einer Achse 10 senkrecht zur Achse 2 der Gasturbine gerichtet und entlang des Umfanges der Gasturbine 1 einen Kreis bildend angeordnet. Ein derartiger Kreis aus Leitschaufeln 6 wird auch als Leitschaufelrad bezeichnet. Die Leitschaufeln 6 sind über eine jeweilige Leitschaufelplatte 12 mit dem Gehäuse 4 der Gasturbine 1 verbunden und sind somit Teil des Stators der Gasturbine 1.
Entlang des Umfanges sind benachbarte Leitschaufeln 6 durch einen jeweiligen Spalt voneinander beabstandet (nicht näher gezeigt) , wodurch diese sich weitgehend frei thermisch ausdehnen können. Die Leitschaufelplatte 12 trennt einen um die Achse 2 der Gasturbine 1 gebildeten Heißgasbereich 14 von einem zwischen der Leitschaufelplatte 12 und dem Gehäuse 4 gebildeten Kühlgasbereich 16. Im Heißgasbereich 14 strömt das zuvor in der nicht gezeigten Brennkammer verbrannte Heißgas, während im Kühlluftbereich typischerweise Anzapfluft aus dem Endbereich des Verdichters strömt .
Die Laufschaufeln 8 sind entlang einer jeweiligen Achse 18 gestreckt, die ebenfalls im Wesentlichen orthogonal zur Achse 2 der Gasturbine 1 steht. Die Laufschaufeln 8 liegen vollständig im Heißgasbereich 14. Sie sind kranzförmig als Lauf- schaufelrad am Rotor der Turbine um die Achse 2 drehend angeordnet. Ein Leitschaufelrad wird zusammen mit dem strömungs- seitig nachfolgenden LaufSchaufelrad als Turbinenstufe bezeichnet .
Im Bereich der Laufschaufeln 8 wird der Heißgasbereich 14 von einer Mehrzahl von Ringsegmenten 20 entlang des Umfanges der Gasturbine 1 vom Kühlgasbereich 16 getrennt. Die Ringsegmente 20 sind hierbei jeweils mit dem Gehäuse 4 verbunden. Der Übersichtlichkeit halber sind jeweils nur eine Leitschaufel 6, eine Laufschaufei 8 und ein Ringsegment 20 dargestellt. In axialer Richtung ist ein jeweiliges Ringsegment 20 von einer jeweiligen Leitschaufel 6, insbesondere der Leitschaufelplatte 12 durch einen Spalt 22 beabstandet. Dieser Spalt 22 ist durch ein Dichtelement 24 abgedichtet, wodurch weitgehend eine Strömung von Kühlgas aus dem Kühlgasbereich 16 in den Heißgasbereich 14 hinein verhindert wird.
Die Leitschaufel 12 stellt hierbei ein erstes Bauteil und das Ringsegment 20 ein zweites Bauteil dar. In axialer Richtung erfolgt somit eine Abdichtung des Kühlgasbereichs 16 von dem Heißgasbereich 14 zwischen benachbarten Leitschaufeln 6 und Ringsegmenten 20 und in Umfangsrichtung jeweils eine Abdichtung zwischen benachbarten Leitschaufeln 12 und entsprechend zwischen benachbarten Ringsegmenten 20. In FIG 2 wird ein erstes Ausführungsbeispiel für das Dichtelement 24 in der vergrößerten Darstellung des Bereichs II aus FIG 1 gezeigt. FIG 2 zeigt eine Leitschaufelplatte 12 und ein Ringsegment 20 als zwei benachbarte Bauteile, die durch den Spalt 22 voneinander beabstandet sind. Die Bauteile können alternativ zwei benachbarte Leitschaufeln 6, insbesondere Leitschaufelplatten 12, sowie zwei einander benachbarte Ringsegmente 20 sein.
In den Bauteilen 12, 20 sind jeweils zwei jeweils in Umfangs- richtung parallele Bauteilnuten 26, 28 bzw. 30, 32 eingebracht. Die Bauteilnuten 26, 28 in der Leitschaufelplatte 12 sind dabei dem Ringsegment 20 zugewandt, die Bauteilnuten 30, 32 im Ringsegment 20 sind der Leitschaufelplatte 12 zugewandt. Die Bauteilnuten 26, 28 in der Leitschaufelplatte 12 sind durch einen Steg 34 voneinander getrennt, die Bauteil - nuten 30, 32 im Ringsegment 20 sind durch einen Steg 36 voneinander getrennt. Die Stege 34, 36 verjüngen sich zum Spalt 22 hin keilförmig, so dass die Nuten 26, 28, 30, 32 sich zum Spalt 22 hin erweitern.
In die Bauteilnuten 26, 28, 30, 32 greift den Spalt 22 dichtend ein Dichtelement 24 ein. Das Dichtelement 24 ist entlang einer in die Zeichnung führenden, in Umfangsrichtung ausgerichteten Hauptlinie ausgerichtet und weist in dem dargestellten Querschnitt senkrecht zur Hauptlinie einen ersten Endabschnitt 38, einen zweiten Endabschnitt 40 und einen dazwischenliegenden Mittelbereich 42 auf. Der erste Endab- schnitt 38 liegt in der Bauteilnut 26 und ist somit im
Wesentlichen in radialer Richtung zur Leitschaufelplatte 12 hin ausgerichtet. Der zweite Endabschnitt 40 liegt in der Bauteilnut 30 und ist somit im Wesentlichen in radialer Richtung zum Ringsegment 20 hin ausgerichtet.
Parallel zum ersten Endabschnitt 38 am Mittelbereich 42 angeordnet liegt ein dritter Endabschnitt 44 in der Bauteilnut 28. Parallel zum zweiten Endabschnitt 40 am Mittelbereich 42 angeordnet liegt ein vierter Endabschnitt 46 in der Bauteil- nut 32. Die Endabschnitte 38, 44 in den Bauteilnuten 26, 28 des Leitschaufelträgers 12 sind durch einen parabolisch geformten Abschnitt 48 verbunden. In gleicher Weise sind die Endabschnitte 40, 46 in den Bauteilnuten 30, 32 des Ringseg- ments 20 durch einen parabolisch geformten Abschnitt 50 verbunden. Die Abschnitte 48, 50 sind durch einen radial ausgerichteten Verbindungsabschnitt 52 verbunden. Die Endabschnitte 38, 40, 44, 46 sind jeweils kreisförmig nach innen, d. h. zum jeweils anderen Endabschnitt 38, 40, 44, 46 im selben Bauteil 12, 20 hin umgebogen. Hierbei ergibt sich im Querschnitt eine Biegung um etwa drei Viertel eines Kreises. Das gesamte Dichtelement 24 ist aus vergleichsweise dünnem Blech gefertigt, beispielsweise aus einer thermisch hochfesten Nickellegierung. Das Dichtelement 24 ist somit elastisch dehnbar. Diese Elastizität wird zur Fixierung des Dichtelementes 24 in den Bauteilnuten 26, 28, 30, 32 genutzt. Der axiale Abstand der jeweils parallelen Endabschnitte 38, 44 bzw. 40, 46 ist nämlich im nicht eingebauten Zustand des Dichtelements 24 größer als der Abstand der parallelen Bauteilnuten 26, 28 bzw. 30, 32. Dies ist in der in FIG 3 gezeigten Vergleichszeichnung ersichtlich, die das Dichtelement 24 im nicht eingebauten Zustand zeigt. Weiterhin weist der jeweilige Endabschnitt 38, 40, 44, 46 mit seiner kreisförmigen Biegung ein geringes Übermaß gegenüber der jeweiligen Bauteilnut 26, 28, 30, 32 auf. Beim Einführen in die Bauteilnuten 26, 28, 30, 32 werden die Endabschnitte 38, 40, 44, 46 komprimiert und parallel zueinander liegende Endabschnitte 38, 44 bzw. 40, 46 werden auseinander gedrückt. Durch die Keilform der Stege 34, 36 ist ein leichtes Einsetzen möglich. Durch die mittels der Materi- alelastizität verursachte Rückstellkraft wird das Dichtelement 24 so an den Bauteilen 12, 20 fixiert. Die insgesamt gebogene Form des gesamten Dichtelements 24 wirkt als Feder bei geometrischen Änderungen des Spalts 22. Die FIG 4 bis 10 zeigen jeweils alternative Ausführungsbeispiele des Dichtelements 24. Die Zeichnungen werden anhand ihrer Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der FIG 2 oder anderen vorbeschriebenen Figuren beschrieben. Nicht erwähnte Merkmale sind im Wesentlichen gleich zur FIG 2 bzw. der jeweils erwähnten vorbeschriebenen Figur.
Die FIG 4 zeigt ein Dichtelement 24, dessen Mittelbereich 42 gegenüber der FIG 2 unterschiedlich ausgestaltet ist: Hier sind jeweils bezogen auf den Spalt 22 gegenüber liegende Endabschnitte 38, 40 bzw. 44, 46 durch im Wesentlichen axial ausgerichtete verbindende Abschnitte 54 bzw. 56 miteinander verbunden. Die Abschnitte 54, 56 sind über einen radial aus- gerichteten Verbindungsabschnitt 58 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 58 kann sich über die gesamte Länge des Dichtelements 24 entlang der Hauptlinie erstrecken oder unterbrochen sein, so dass nur eine abschnittsweise oder punktuelle Verbindung besteht .
Durch das Übermaß des Abstandes der jeweiligen Endabschnitte 38, 44 bzw. 40, 46 gegenüber den Abständen der Bauteilnuten 26, 28 bzw. 30, 32 sind die Abschnitte 54, 56 im Einbauzustand zum Mittelpunkt des Mittelbereichs 42 hin gebogen
(siehe Vergleichszeichnung FIG 5) .
In FIG 6 ist im Wesentlichen das Dichtelement 24 aus FIG 4 gezeigt, wobei der Verbindungsabschnitt 58 zur Erhöhung der Flexibilität als federndes Element ausgelegt ist, d. h. als Anordnung von Federn oder Dehnstäben.
In FIG 8 ist wiederum im Wesentlichen das Dichtelement 24 aus FIG 4 gezeigt, wobei der Verbindungsabschnitt 58 nur noch aus einer Schweißnaht zwischen den Abschnitten 54, 56 besteht, die miteinander verbunden sind. Entsprechend sind die Abschnitte 54, 56 stärker gebogen. Die Stege 34, 36 weisen keine Keilform auf, sondern sind abgerundet. FIG 6 zeigt auch eine Situation bei einer axialen Vergrößerung des Spaltes: Die gebogenen Endabschnitte 38, 40, 44, 46 rollen sich durch die Kräfteverhältnisse auf und verkeilen sich in den Bauteilnuten 26, 28, 30, 32. Das in FIG 9 dargestellte Dichtelement 24 ist gegenüber den Dichtelement 24 der FIG 2 hinsichtlich der Blechstärke dicker gehalten. Entsprechend sind keine gebogenen Abschnitte vorgesehen, sondern jeweils bezogen auf den Spalt 22 gegenüber liegende Endabschnitte 38, 40 bzw. 44, 46 durch im Wesentlichen axial ausgerichtete, vergleichsweise starre verbindende Abschnitte 54 bzw. 56 miteinander verbunden. Die Abschnitte 54, 56 sind über einen Verbindungsabschnitt 58 verbunden, der im Wesentlichen aus einer Schweißnaht besteht. Alternativ können die Abschnitte 54, 56 durch Hartlöten verbunden sein. Auch hier kann sich der Verbindungsabschnitt 58 über die gesamte Länge des Dichtelements 24 entlang der Hauptlinie erstrecken oder unterbrochen sein, so dass nur eine abschnittsweise oder punktuelle Verbindung besteht.
Die Endabschnitte 38, 40, 44, 46 sind zickzackförmig ausgestaltet und weisen gegenüber der jeweiligen Bauteilnut 26, 28, 30, 32 ein geringes Übermaß auf. Dadurch werden sie beim Einführen in die Bauteilnuten 26, 28, 30, 32 gestaucht und bilden je nach axialer Vorspannung und Versatz bzw. Verwin- dung der abzudichtenden Komponenten mehrere Kontaktflächen zur Bauteilnut 26, 28, 30, 32 aus.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in den FIG 10 und 11 dargestellt ist, ist die Blechstärke gegenüber dem Ausführungsbeispiel der FIG 4 ebenfalls erhöht, jedoch immer noch dünner als bei den bisher verwendeten Dichtblechen. Auch hier sind jeweils bezogen auf den Spalt 22 gegenüber liegende Endabschnitte 38, 40 bzw. 44, 46 durch im Wesentlichen axial ausgerichtete verbindende Abschnitte 54 bzw. 56 miteinander verbunden. Die Abschnitte 54 und 56 weisen in ihrer Mitte eine Ausbuchtung 60 auf, die auf den jeweils anderen Abschnitt 54 bzw. 56 hin gerichtet ist. An den Ausbuchtungen 60 sind die Abschnitte 54, 56 über einen Verbindungsabschnitt 58 verbunden, der wiederum im Wesentlichen aus einer Schweißnaht besteht . Die Endabschnitte 38, 40, 44, 46 sind auf ihren radial ausgerichteten Oberflächen, d. h. sowohl den dem Heißgasbereich 14 als auch dem Kühlgasbereich 16 zugewandten Oberflächen gezahnt. Die schematisch dargestellte Zahnung kann dabei in Richtung des Mittelbereichs 42 geneigt sein, so dass in Verbindung mit dem Übermaß gegenüber der jeweiligen Bauteilnut 26, 28, 30, 32 ein Effekt in der Art eines Widerhakens erreicht wird. In den FIG 4 bis 10 bilden die an den Kühlgasbereich 16 grenzenden Endabschnitte 38, 40 zusammen mit dem verbindenden Abschnitt 54 ein Blech, die an den Heißgasbereich grenzenden Endabschnitte 44, 46 bilden zusammen mit dem verbindenden Abschnitt 56 ein weiteres Blech. Die Bleche sind am Verbin- dungsabschnitt 58 zu dem fertigen Dichtelement 24 verbunden. In all diesen Ausführungsbeispielen ist es möglich, die Länge der Endabschnitte 38, 40, 44, 46 im Zusammenhang mit der Nut- tiefe der Bauteilnuten 26, 28, 30, 32 entlang der Hauptlinie zu variieren. Dies ist am Beispiel des Ausführungsbeispiels der FIG 10 gezeigt.
FIG 11 zeigt die Ansicht XI aus FIG 10, wobei nur das dem Kühlgasbereich 16 zugewandte Blech gezeigt ist. Die Endabschnitte 38, 40 variieren entlang der Hauptlinie linear in der Länge, so dass sich eine Trapezform des Bleches ergibt. Die Bauteilnuten 26, 30 sind der Längenvariation angeformt.
Das dem Heißgasbereich 14 zugewandte Blech (nicht gezeigt) weist dieselbe Längenvariation auf, ist jedoch in Bezug auf die Hauptlinie umgekehrt angeordnet, so dass die Trapezform der des ersten Bleches entgegen gerichtet ist. Entsprechend sind die Bauteilnuten 28, 32 angeformt. Dadurch ist das Dichtelement 24 gegen Verschiebungen entlang der Hauptlinie gesichert .
In allen Ausführungsbeispielen der FIG 4 bis 11 kann das dem Kühlgasbereich 16 zugewandte Blech aus einem weniger temperaturbeständigen und damit günstigeren Material hergestellt werden als das dem Heißgasbereich 14 zugewandte Blech. Zur Erleichterung der Montage können sich die Bauteilnuten 26, 28, 30, 32 in das jeweilige Bauteil 12, 20 hinein verjüngen.

Claims

Patentansprüche
1. Dichtelement (24) zur Dichtung eines Spaltes (22) zwi- sehen zwei thermisch gegeneinander beweglichen Bauteilen
(12, 20), die jeweils zwei im Wesentlichen parallele Bauteilnuten (26, 28, 30,32) aufweisen,
wobei das Dichtelement (24) entlang einer Hauptlinie gerichtet ist und in einem im Wesentlichen zur Hauptlinie senkrechten Querschnitt einen ersten Endabschnitt (38) und einen zweiten Endabschnitt (40) sowie einen zwischen den Endabschnitten (38, 40) angeordneten Mittelbereich (42) aufweist ,
wobei parallel zum ersten Endabschnitt (38) ein dritter Endabschnitt (44) mit zum ersten Endabschnitt (38) im
Wesentlichen gleicher Erstreckungsrichtung und parallel zum zweiten Endabschnitt (40) ein vierter Endabschnitt (46) mit zum zweiten Endabschnitt (40) im Wesentlichen gleicher Erstreckungsrichtung am Mittelbereich (34) angeordnet ist.
2. Dichtelement (24) nach Anspruch 1,
bei dem der Mittelbereich (42) einen den ersten und den dritten Endabschnitt (38, 44) verbindenden Abschnitt (48) und einen den zweiten und den vierten Endabschnitt (40, 46) verbindenden Abschnitt (50) umfasst,
wobei die Abschnitte (48, 50) über einen Verbindungsabschnitt (52) verbunden sind.
3. Dichtelement (24) nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem der Mittelbereich (42) einen den ersten und den zweiten Endabschnitt (38, 40) verbindenden Abschnitt (54) und einen den dritten und den vierten Endabschnitt (44, 46) verbindenden Abschnitt (56) umfasst,
wobei die Abschnitte (54, 56) über einen Verbindungsab- schnitt (58) verbunden sind.
Dichtelement (24) nach Anspruch 3,
bei dem der Verbindungsabschnitt (58) selbstruckstellend dehnbar ausgestaltet ist.
Dichtelement (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Mittelbereich (42) und/oder die jeweiligen End abschnitte (38, 40, 44, 46) derart ausgestaltet sind, dass die jeweiligen Endabschnitte (38, 40, 44, 46) in gleicher Erstreckungsrichtung gegeneinander selbstruckstellend bewegbar sind.
Dichtelement (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der jeweilige Endabschnitt (38, 40, 44, 46) zick- zackförmig ausgestaltet ist.
Dichtelement (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der jeweilige Endabschnitt (38, 40, 44, 46) eine Oberfläche aufweist, die gezahnt ist.
Dichtelement (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jeweilige Endabschnitt (38, 40, 44, 46) kreis förmig umgebogen ist.
Dichtelement (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
welches zumindest teilweise aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist.
10. Dichtelement (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Gasturbine (1) mit einem Heißgasbereich (14) und einem hiervon abzudichtenden Kühlgasbereich (16) zur Kühlung von Leitschaufeln (6) der Gasturbine (1) ,
welches in zwei im Wesentlichen parallele Bauteilnuten (26, 28) eines ersten Bauteils (12) und in zwei im Wesentlichen parallele Bauteilnuten (30, 32) eines an das erste Bauteil (12) angrenzenden zweiten Bauteils (20) eingreift,
wobei zwischen den Bauteilen (12, 20) ein Spalt (22) gebil- det ist.
11. Dichtelement (24) nach Anspruch 10,
bei dem der in die jeweilige Bauteilnut (26, 28, 30, 32) einzuführende Endabschnitt (38, 40, 44, 46) gegenüber der jeweiligen Bauteilnut (26, 28, 30, 32) ein geringes Übermaß aufweist .
12. Dichtelement (24) nach Anspruch 10 oder 11,
welches in eine Bauteilnut (26, 28, 30, 32) eingreift, die sich von dem Spalt (22) weg in das Bauteil (12, 20) hinein verjüngt .
13. Dichtelement (24) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem der Abstand der in die im Wesentlichen parallelen Bauteilnuten (26, 28, 30, 32) eingreifenden Endabschnitte (38, 40, 44, 46) geringfügig kleiner ist als der Abstand der im Wesentlichen parallelen Bauteilnuten (26, 28, 30, 32) .
14. Dichtelement (24) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem die Länge des jeweiligen Endabschnitts (38, 40, 44, 46) entlang der Hauptlinie variiert und der jeweilige Endabschnitt (38, 40, 44, 46) in eine Bauteilnut (26, 28, 30, 32) eingreift, deren Tiefenprofil der Variation der Länge angeformt ist.
15. Gasturbine (1) mit einem Heißgasbereich (14) und einem hiervon abzudichtenden Kühlgasbereich (16) zur Kühlung von Leitschaufeln (6) ,
wobei die Bereiche (14, 16) durch eine Mehrzahl in Umfangs- richtung und in axialer Richtung angeordneter Bauteile (12, 20) voneinander getrennt sind und zumindest ein erstes Bauteil (12) und ein zweites Bauteil (20) durch einen Spalt (22) beabstandet sind und das erste Bauteil (12) und das zweite Bauteil (20) zwei im Wesentlichen parallele Bauteil- nuten (26, 28, 30, 32) aufweisen, in die den Spalt (22) dichtend ein Dichtelement (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist.
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