EP3472438A1 - Dichtsegment für eine turbine, anordnung zur äusseren begrenzung eines strömungspfades einer turbine sowie stator-rotor-dichtung - Google Patents

Dichtsegment für eine turbine, anordnung zur äusseren begrenzung eines strömungspfades einer turbine sowie stator-rotor-dichtung

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EP3472438A1
EP3472438A1 EP17755096.9A EP17755096A EP3472438A1 EP 3472438 A1 EP3472438 A1 EP 3472438A1 EP 17755096 A EP17755096 A EP 17755096A EP 3472438 A1 EP3472438 A1 EP 3472438A1
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EP
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sealing
turbine
side wall
segment
segments
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Ole Geisen
Marian Gollmer
David Rule
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • F05D2250/283—Three-dimensional patterned honeycomb

Definitions

  • Sealing segment for a turbine arrangement for the outer boundary of a flow path of a turbine and stator-rotor seal
  • the invention relates to a sealing segment according to the preamble of claim 1, an arrangement for limiting the outside of a flow path of a turbine and a stator-rotor seal.
  • a sealing segment according to the preamble of claim 1, an arrangement for limiting the outside of a flow path of a turbine and a stator-rotor seal.
  • a ring assemblable elements These elements are commonly known as Ringsegmen ⁇ te, which extend over a certain arc length of the annular flow channel seen in cross-section.
  • the ring segments are hooked on one carrier, usually on the turbine guide blade carrier, via one or more hook connections, so that their inwardly facing surface faces the tips of rotor blades passing underneath.
  • the sealing tips pointing outward on the shrouds can cut into the lamellae of the honeycomb construction so as to further reduce a loss of working medium.
  • the ring segments and the sealing elements arranged thereon are usually made rectangular, so that joints between two immediately adjacent ring segments of a ring can be present. In order to reduce the flow through this butt joint, which extend parallel to the main flow direction of the working medium, they are lined up as closely as possible to each other. However, it has been shown that along these joints
  • Leakage flows can occur, which can reduce the efficiency of the turbine.
  • stator-rotor seal it is known for labyrinth-type stator-rotor seal to use similar elements to the ring segments as a stator seal component. On the rotor are then as Ro ⁇ tor-sealing component surrounding the tips provided which can cut into the stator sealing component, and in particular honeycomb constructions, if necessary.
  • the stator-rotor seal is a leakage flow along the rotor reduzie ⁇ ren or even at best prevent, so that in this application, the same problems may occur as in the ring segments.
  • the object of the invention is therefore to provide a
  • Sealing segment and an arrangement for limiting the outer boundary of a flow path of a turbine, wherein the
  • the said arrangement is to be particularly simple to manufacture times and a total constitute a particularly langle ⁇ bige construction.
  • the object underlying the invention is achieved with a sealing segment according to the features of claim 1 and with egg ⁇ ner arrangement according to the features of claim 9.
  • Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims, wherein the individual features can be arbitrarily defined in claim combinatorial ⁇ across each other. Consequently, the sealing segment can be designed as a ring segment or as part of a stator-rotor seal.
  • a sealing segment for a turbine which are composable with others thereof in a turbine to an outer boundary of an annular flow path of the turbine or to a sealing component of a stator-rotor seal, with a plate-shaped wall which comprises a first side surface in the installed state of the sealing segment facing the blade tips of fine-looking or the other sealing component and an edge circumferentially encircling the first side surface surrounds and collide at the four side wall portions with the first side surface and with a sealing element
  • wel ⁇ ches on the first Side surface is arranged over the entire surface and which comprises four Dichtgetwand- sections in an analogous manner to the wall, provided that on at least one of ⁇ those side wall sections and / or on at least one of ⁇ those Dichtrichwandabête - when in a turbine mont to a ring ied sealing segments - to adjacent sealing segments of the ring in question, a number of sealing fins for reducing a flow along the respective sealing side wall portion is provided.
  • a mounted ring forming the flow path of a working fluid of a turbine au ⁇ info limiting arranged such, or at a stator rotor Seal the sealing lamellae of a first sealing segment to a side wall section or sealing side wall section of a first sealing segment directly adjacent further sealing segment biased.
  • ⁇ be taken sealing side wall portion and side wall portion are each provided a plurality of sealing ribs.
  • sealing lamellae are provided on the (sealing) side wall section, the ends of which can rest against the contact surfaces of a sealing segment adjacent thereto.
  • the sealing blades are preferably one-sided, that is attached to only one sealing segment. So that their free ends always rest against the contact surfaces of adjacent sealing segments, they are in particular elastically deformable or flexible and in particular curved.
  • the respective sealing lamellae extend transversely to the flow direction of a working medium flowing in the turbine or
  • the respective sealing lamellae are at an angle of less than 90 ° from flat surfaces of the relevant side wall sections or sealing side wall sections. This leads to a particularly suitable elastic deformability of the slats, if two sealing segments of the arrangement tion during assembly are assembled and thereby get the sealing blades biased on the contact surfaces of the adjacent sealing segment to concern. A compression of the sealing blades is thus avoided.
  • the sealing lamellae are arched towards their free end.
  • the sealing element is designed as a honeycomb construction.
  • ⁇ the sealing lamellae are then preferably integral Tei ⁇ le of the sealing element, so that they be ⁇ in the circumferential direction be ⁇ over the side edge of the wall over it.
  • the sealing element could also be configured as an abradable coating system with one or more layers applied to the first side surface.
  • the sealing blades are produced by means of an additive manufacturing process and connected to the sealing element.
  • the sealing element itself could be made by the same additive manufacturing process, which would reduce the cost and the manufacturing time.
  • Figure 1 shows an embodiment of an inventive
  • FIG. 2 shows a detail of an arrangement for limiting a flow path of a turbine during the process
  • FIG. 3 shows a detail of an arrangement with two sealing segments located in their operating position
  • FIG. 4 shows a second embodiment analogous to FIG.
  • Figure 1 shows schematically in perspective view first embodiment of an inventive Dichtseg ⁇ element 10, which are in a turbine with further thereof ei ⁇ nen turbine vane carrier assembled to seal a gap between them and the blades (not shown) of said turbine as far as possible.
  • the sealing segment can also be assembled into a ring which is used as a sealing component of a preferred labyrinth-type stator-rotor seal.
  • the sealing segment 10 is plate-like of its shape forth in Wesentli ⁇ Chen and rectangular and comprises a accordingly speaking wall 12, the first side surface 14 in the installed condition the blade tips of rotor blades (not ones shown, is) and the rotor faces.
  • the blades can be either free-standing, ie comprehensive tapeless running act shovel ⁇ and to shroud blades.
  • the Wall 12 has a second side surface 15 opposite the first side surface. This is in the installed state facing the (not shown) turbine vane carrier.
  • hooks could also be provided on the second side surface 15.
  • the side surface 14 is encompassed by a closed peripheral edge 16. Due to the rectangular shape of the wall 12, four side wall sections 16a-16d abut against the edge 16 with the side surface 14.
  • two side wall portions 16a and 16c and 16b and 16d are parallel to each other, wherein the pair of side wall portions 16b, 16d, when the sealing segment 10 is installed in a turbine, arranged parallel to the flow direction of the working medium of the turbine or to the leakage flow is.
  • the side wall sections 16b, 16d could also be inclined to form an angle not equal to 90 ° to the flow direction of the working medium. Under the
  • the flow direction is understood essentially the axial direction A of the turbine.
  • grooves 31 are provided, of which only one is visible due to the perspective view. When assembled into a ring sealing segments 10, these grooves 31 are opposite each other, so that in it conventional plate-shaped seals (not shown) sit.
  • the butt joints 24 existing between the (sealing) side walls of adjacent sealing segments 10 can thereby be prevented from leaking into the rear, i.e. from the rear, to the rear. radially outer area of the turbine to be sealed.
  • the flow through the butt joint 24 from the inside, i. from the flow channel to the outside, i. towards the turbine guide vane carrier it is suppressed as far as possible.
  • a log message ⁇ element 18 is arranged, which according to this embodiment recordable is designed as a honeycomb construction 19 (FIG. 2).
  • Sealing element 18 comprises in an analogous manner to the wall 12 four sealing side wall sections 18a - 18d. Both the side wall sections 16a, 16c and the sealing ⁇ side wall sections 18a, 18c are thus in relation to the flow direction behind the other, so that, for example, the side wall portion 16a and the sealing side wall portion 18a upstream of the side wall portion 16c and the sealing side tenwandabitess 18c are arranged.
  • sealing louvers 20 for reducing flow along the respective side wall section 16b or sealing side wall portion 18 b provided.
  • four slats len are provided.
  • a larger number, as exemplified in Fig. 2, is also advantageous.
  • the respective sealing blades 20 project from flat surfaces of the sealing side wall sections 18b and side wall sections 16b at an angle which may be less than 90 °. According to a first embodiment, the angle may be 60 °. From their first end 20a they extend in a leaf spring-like manner curved to its free end 20b.
  • the lamellae may be part of the honeycomb construction and, viewed in the circumferential direction, project beyond the side wall section 16b.
  • FIG 2 shows a schematic representation of the plan view of two sealing segments 10a, 10b designed according to Figure 1, currency ⁇ rend the assembly to an assembly 22.
  • the honeycomb construction 19 is shown only schematically.
  • the two UNMIT ⁇ telbar adjacent seal segments 10a, 10b are added moved during assembly according to one of the arrows M to one another so that the side attached to the first sealing segment sealing fins 20, seen in Figure 2 as a sealing segment 10a, adjacent to the side wall portion 18d of the Sealing ⁇ segments, referred to in Figure 2 as a sealing segment 10b, come to lie on ⁇ .
  • the sealing lamellae 20 are elastically bent and are then biased on the side wall portion 18d of the ⁇ adjacent sealing segment 10b.
  • Figure 3 shows the two seal segments 10a, 10b in their Be ⁇ operating position, wherein the sealing fins 20 of the first
  • Sealing segment 10a biased due to the small distance between the two sealing segments 10a, 10b on the contact surface of the second sealing segment 10b (Dichtroughwandab- section 18d) is applied.
  • the arrow R indicates the direction of rotation of the blades with respect to the sealing segments 10. It is advantageous if the direction of rotation, as far as possible, from the fixed end 20a of the sealing blades 20 is directed to its free end 20b. Alternatively and as shown in FIG. 4, it is possible that the sealing lamellae following one another along the butt joint 24
  • sealing lamellae 20 are alternately secured to the involved ring segments 10a, 10b.
  • sealing lamellae 20 are arranged not only on a side wall section (compare FIGS. 2, 18b), but on two side wall sections 18b and 18d.
  • the invention thus relates to a sealing segment 10 for a turbine and an arrangement for sealing the gap between sealing segments 10 and blade of a turbine, wherein the sealing segments a flat wall 12 include, the first side surface 14, which in the built Zu ⁇ state of the sealing segments Facing the blade tips of rotor blades is encompassed by a closed circumferential edge 16 and in four side wall sections 16a - 16d lower part ⁇ bar and on the side surface 14 a full-surface arranged sealing element 18 includes.

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Abstract

Insgesamt betrifft die Erfindung somit ein Dichtsegment (10) für eine Turbine sowie eine Anordnung zur Abdichtung der Spalte zwischen Dichtsegmenten (10) und Laufschaufel einer Turbine, wobei die Dichtsegmente eine plattförmige Wand (12) umfassen, deren erste Seitenfläche (14), welche im verbauten Zustand der Dichtsegmente den Schaufelspitzen von Laufschaufeln zugewandt ist von einer geschlossen umlaufenden Kante (16) umgriffen und in vier Seitenwandabschnitte (16a – 16d) unterteilbar ist und an der Seitenfläche (14) ein vollflächig angeordnetes Dichtelement (18) umfasst. Um eine zwischen unmittelbar benachbarten Dichtsegmenten gegebenenfalls auftretende lokale Strömung weiter zu minimieren bzw. gar zu unterbinden, wird vorgeschlagen, dass an zumindest einer derjenigen Seitenwandabschnitten (16) und/oder an zumindest einer derjenigen Dichtseitenwandabschnitten (18) die in einer Turbine zu einem Ring monierten Dichtsegmenten – zu benachbarten Dichtsegmenten des betreffenden Rings weisen, eine Anzahl von einseitig befestigten Dichtlamellen (20) zur Reduzierung einer Strömung längst des betreffenden Seitenwandabschnitts vorgesehen ist bzw. sind.

Description

Dichtsegment für eine Turbine, Anordnung zur äußeren Begrenzung eines Strömungspfades einer Turbine sowie Stator-Rotor- Dichtung
Die Erfindung betrifft ein Dichtsegment gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Anordnung zur äußeren Begrenzung eines Strömungspfades einer Turbine sowie eine Stator-Rotor- Dichtung . Es ist hinlänglich bekannt, dass bei Gasturbinen innerhalb der Turbineneinheit der Strömungspfad radial außen unter an¬ derem mit Hilfe von zu einem Ring zusammensetzbaren Elementen begrenzt wird. Diese Elemente sind gemein hin als Ringsegmen¬ te bekannt, die sich über eine gewisse Bogenlänge des im Querschnitt gesehen ringförmigen Strömungskanals erstrecken. Bekanntermaßen werden die Ringsegmente über ein oder mehrere Hakenverbindung an einem Träger, zumeist an dem Turbinenleit- schaufelträger eingehakt, so dass ihre nach innen weisende Fläche den darunter vorbeilaufenden Spitzen von Laufschaufeln zugewandt ist. Um dabei einen möglichst geringen Abstand zwi¬ schen der Strömungspfadbegrenzung und den Spitzen der Laufschaufeln zu erzielen ist es bekannt, dass die Laufschaufel¬ spitzen mit Deckbändern ausgeführt sind, die die Laufschau¬ feln in Umfangsrichtung miteinander verspannen. An den nach außen weisenden Flächen der Deckbänder sind zumeist in Um- fangsrichtung sich erstreckende Dichtspitzen angeordnet, die mit den besagten Ringsegmenten den zu minimierenden Spalt definieren . Dabei ist es bekannt, dass die Ringsegmente Dichtelemente in Form einer Wabenkonstruktion, im Englischen auch als
„Honeycomb" bekannt, aufweisen. Bei derartigen Ringsegmenten ist vorgesehen, dass die an den Deckbändern nach außen weisende Dichtspitzen sich in die Lamellen der Wabenkonstruktion einschneiden können, um so ein Verlust an Arbeitsmedium weiter zu reduzieren. Aufgrund der in Umfangsrichtung vorhandenden Segmentierung werden die Ringsegmente und die daran geordneten Dichtelemente in der Regel rechteckig ausgeführt, so dass Stoßfugen zwischen zwei unmittelbar benachbarten Ringsegmenten eines Rings vorhanden sein können. Um die Strömung durch diese Stoßfuge, welche sich parallel zur Hauptströmungsrichtung des Arbeitsmediums erstrecken, hindurch zu reduzieren, werden diese so eng wie möglich aneinander gereiht. Es hat sich jedoch gezeigt, dass längs dieser Stoßfugen
Leckageströmungen auftreten können, welche den Wirkungsgrad der Turbine reduzieren können.
Daneben ist es für labyrinthartige Stator-Rotor-Dichtung be- kannt zu den Ringsegmenten ähnliche Elemente als Stator- Dichtungsbestandteil zu verwenden. Am Rotor sind dann als Ro¬ tor-Dichtungsbestandteil umlaufende Spitzen vorhanden, die sich ggf. in den Stator-Dichtungsbestandteil und insbesondere in Wabenkonstruktionen einschneiden können. Die Stator-Rotor- Dichtung soll eine Leckageströmung längs des Rotors reduzie¬ ren oder gar bestenfalls verhindern, so dass bei diesem Anwendungsfall die gleichen Probleme auftreten können wie bei den Ringsegmenten. Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines
Dichtsegments sowie einer Anordnung zur äußeren Begrenzung eines Strömungspfades einer Turbine, bei der die
Leckageströmung längs besagter Stoßfugen weiter reduziert ist. Gleichzeitig soll die besagte Anordnung besonders ein- fach herzustellen sein sowie insgesamt eine besonders langle¬ bige Konstruktion darstellen.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit einem Dichtsegment gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit ei¬ ner Anordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, wobei deren Einzelmerkmale anspruchsübergreifend in beliebiger Weise miteinander kombi¬ niert werden können. Mithin kann das Dichtsegment als Ring- segment oder als Bestandteil einer Stator-Rotor-Dichtung ausgestaltet sein.
Erfindungsgemäß ist bei einem Dichtsegment für eine Turbine, welches mit weiteren davon in einer Turbine zu einer äußeren Begrenzung eines ringförmigen Strömungspfades der Turbine oder zu einem Dichtungsbestandteil einer Stator-Rotor- Dichtung zusammensetzbar sind, mit einer plattenförmigen Wand, die eine erste Seitenfläche umfasst, die im verbauten Zustand des Dichtsegments den Schaufelspitzen von Laufschau- fein bzw. dem anderen Dichtungsbestandteil zugewandt ist und eine Kante, die geschlossen umlaufend die erste Seitenfläche umgreift und an der vier Seitenwandabschnitte mit der ersten Seitenfläche zusammenstoßen und mit einem Dichtelement, wel¬ ches an der ersten Seitenfläche vollflächig angeordnet ist und welches in analoger Weise zur Wand vier Dichtseitenwand- abschnitte umfasst, vorgesehen, dass an zumindest einer der¬ jenigen Seitenwandabschnitte und/oder an zumindest einer der¬ jenigen Dichtseitenwandabschnitte, die - bei in einer Turbine zu einem Ring montierten Dichtsegmenten - zu benachbarten Dichtsegmenten des betreffenden Rings weisen, eine Anzahl von Dichtlamellen zur Reduzierung einer Strömung längs des betreffenden Dichtseitenwandabschnitts vorgesehen ist. Weiter liegen bei einer Anordnung zur äußeren Begrenzung eines Strömungspfades einer Turbine, bei der eine Vielzahl von Dicht- Segmenten gemäß obiger Ausführung einen montierten Ring bildend den Strömungspfad eines Arbeitsmediums einer Turbine au¬ ßen begrenzend derart angeordnet sind, bzw. bei einer Stator- Rotor-Dichtung die Dichtlamellen eines ersten Dichtsegments an einem Seitenwandabschnitt bzw. Dichtseitenwandabschnitt eines zum ersten Dichtsegments unmittelbar benachbarten weiteren Dichtsegments vorgespannt an. Vorzugsweise sind je be¬ treffenden Dichtseitenwandabschnitt bzw. Seitenwandabschnitt mehrere Dichtlamellen vorgesehen. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Strö¬ mung längs besagter Stoßfuge weiter reduziert und ggf. gar vermieden werden kann, wenn zwischen unmittelbar benachbarten Dichtsegmenten einer Anordnung Dichtlamellen vorgesehen sind, die die besagte Leckageströmung zumindest teilweise behin¬ dern. Um dies zu erreichen, sind am (Dicht-) Seitenwandab- schnitt Dichtlamellen vorgesehen, deren Enden an den Kontaktflächen eines dazu benachbarten Dichtsegments vorgespannt an- liegen können. Die Dichtlamellen sind vorzugweise einseitig, d.h. an lediglich einem Dichtsegment befestigt. Damit ihre freie Enden an den Kontaktflächen benachbarter Dichtsegmente stets anliegen, sind sie insbesondere elastisch verformbar bzw. flexibel und insbesondere gekrümmt ausgestaltet. Bei entsprechender Anordnung können diese bei auftretenden, thermisch bedingten Dehnungen der Dichtsegmente eine automatische Nachführung der Dichtlamellen an den Kontaktflächen der benachbarten Dichtsegmente ermöglichen. Somit kann für unterschiedliche Betriebstemperaturen die Abdichtung der besagten Stoßfuge zuverlässig erfolgen. Aufgrund der einseitigen Be¬ festigung der Dichtlamellen ist die Montage der Dichtsegmente zu einer Anordnung trotz Vorhandensein der lamellenartigen Stoßfugenabdichtung unverändert einfach und schnell zu ge¬ währleisten .
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung erstrecken sich die betreffenden Dichtlamellen quer zur Strömungsrichtung eines in der Turbine strömenden Arbeitsmediums bzw.
Leckageströmung und insbesondere, bezogen auf ihre Einbaulage in einer Turbine, sich in Umfangsrichtung und in Radialrichtung. Hierdurch wird eine effiziente Reduzierung der
Längsdurchströmung der Stoßfugen erreicht.
Weiter bevorzugt stehen die betreffenden Dichtlamellen in ei- nem Winkel von kleiner 90° von ebenen Oberflächen der betreffenden Seitenwandabschnitte bzw. Dichtseitenwandabschnitte ab. Dies führt zu einer besonders geeigneten elastischen Verformbarkeit der Lamellen, wenn zwei Dichtsegmente der Anord- nung während der Montage zusammengesetzt werden und dabei die Dichtlamellen vorgespannt an den Kontaktflächen des benachbarten Dichtsegments zum Anliegen gelangen. Eine Stauchung der Dichtlamellen wird damit vermieden.
Der vorgenannte Effekt lässt sich weiter verbessern, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung die Dichtlamellen zu ihrem freien Ende hin gewölbt sind. Besonders bevorzugt ist diejenige Ausgestaltung, bei dem das Dichtelement als Wabenkonstruktion ausgestaltet ist. Vorzugs¬ weise sind die Dichtlamellen dann vorzugsweise integrale Tei¬ le des Dichtelements, so dass diese in Umfangsrichtung be¬ trachtet über den Seitenrand der Wand drüber hinausstehen. Alternativ könnte das Dichtelement auch als auf der ersten Seitenfläche aufgebrachtes abtragbares Beschichtungssystem mit ein oder mehreren Schichten ausgestaltet sein.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die Dichtlamellen mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt und mit dem Dichtelement verbunden. Auch das Dichtelement selber könnte mittels des gleichen additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sein, was die Kosten und die Herstellungszeit reduzieren würde.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise wie diese erreicht wer¬ den, werden verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Hierbei sind die Figuren ledig¬ lich schematisch dargestellt, wodurch insbesondere keine Ein¬ schränkung der Ausführbarkeit der Erfindung die Folge ist. Weiter ist darauf hinzuweisen, dass alle nachfolgenden technischen Merkmale, welche mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, gleiche technische Wirkungen aufweisen. Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßes
Dichtsegments in einer schematischen Darstellung, wobei für die Erfindung unwesentliche Merkmale nicht dargestellt sind,
Figur 2 einen Ausschnitt einer Anordnung zur Begrenzung eines Strömungspfades einer Turbine, während des
Zusammenbaus ,
Figur 3 einen Ausschnitt aus einer Anordnung mit zwei in ihrer Betriebsposition befindlichen Dichtsegmen- ten und
Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel analog zu Figur
2, mit Dichtlamellen an zwei Seitenwandabschnit- ten je Dichtsegment.
Figur 1 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßes Dichtseg¬ ments 10, welches in einer Turbine mit weiteren davon an ei¬ nen Turbinenleitschaufelträger zusammensetzbar sind, um einen Spalt zwischen ihnen und den Laufschaufeln (nicht dargestellt) der besagten Turbine weitest möglich abzudichten. Das Dichtsegment kann ebenso zu einem Ring zusammensetzt werden, der als Dichtungsbestandteil einer vorzugsweisen labyrinthartigen Stator-Rotor-Dichtung Verwendung findet.
Das Dichtsegment 10 ist von seiner Gestalt her im Wesentli¬ chen plattenförmig sowie rechteckig und umfasst eine dement- sprechende Wand 12, deren ersten Seitenfläche 14 im verbauten Zustand den Schaufelspitzen von Laufschaufeln (nicht darge- stellt) bzw. dem Rotor zugewandt ist. Bei den Laufschaufeln kann es sich sowohl um freistehende, d.h. deckbandlose Lauf¬ schaufeln handeln als auch um Deckband-Laufschaufeln . Die Wand 12 weist eine der ersten Seitenfläche gegenüberliegende zweite Seitenfläche 15 auf. Diese ist im verbauten Zustand dem (nicht dargestellten) Turbinenleitschaufelträger zugewandt. Zur Befestigung des Dichtsegments 10 am Turbinenleit- schaufelträger sind Nuten 17 vorgesehen. Anstelle dessen könnten auch Haken an der zweiten Seitenfläche 15 vorgesehen sein .
Die Seitenfläche 14 wird von einer geschlossenen umlaufenden Kante 16 umgriffen. Aufgrund der Rechteckform der Wand 12 stoßen an die Kante 16 vier Seitenwandabschnitte 16a - 16d mit der Seitenfläche 14 zusammen. Im gezeigten Ausführungs¬ beispiel sind jeweils zwei Seitenwandabschnitte 16a und 16c sowie 16b und 16d parallel zueinander, wobei das Paar der Seitenwandabschnitte 16b, 16d, wenn das Dichtsegment 10 in einer Turbine verbaut ist, parallel zur Durchströmungsrichtung des Arbeitsmediums der Turbine bzw. zur Leckageströmung angeordnet ist. Die Seitenwandabschnitte 16b, 16d könnten auch unter Bildung eines Winkels ungleich 90° zur Durchströ- mungsrichtung des Arbeitsmediums geneigt sein. Unter der
Durchströmungsrichtung wird im Wesentlichen die Axialrichtung A der Turbine verstanden.
In den Seitenwänden 16b, 16d sind jeweils Nuten 31 vorgese- hen, von denen aufgrund der perspektivischen Darstellung lediglich eine sichtbar ist. Bei zu einem Ring Zusammengesetzen Dichtsegmenten 10 liegen diese Nuten 31 einander gegenüber, so dass darin konventionelle plattenförmige Dichtungen (nicht dargestellt) sitzen. Die zwischen den (Dicht-) Seitenwänden benachbarter Dichtsegmente 10 vorhandenen Stoßfugen 24 können dadurch gegen eine Leckage in den rückwärtigen, d.h. radial äußeren Bereich der Turbine abgedichtet werden. Mit anderen Worten: Die Durchströmung der Stoßfuge 24 von innen, d.h. vom Strömungskanal her nach außen d.h. zum Turbinenleitschaufel- träger hin, wird damit weitestgehend unterdrückt.
An der ersten Seitenfläche 14 der Wand 12 ist ein Dichtele¬ ment 18 angeordnet, welches gemäß diesem Ausführungsbespiel als Wabenkonstruktion 19 (Fig. 2) ausgestaltet ist. Das
Dichtelement 18 umfasst in analoger Weise zur Wand 12 vier Dichtseitenwandabschnitte 18a - 18d. Sowohl die Seitenwandabschnitte 16a, 16c als auch die Dicht¬ seitenwandabschnitte 18a, 18c liegen somit in Bezug auf die Durchströmungsrichtung hintereinander, so dass beispielsweise der Seitenwandabschnitt 16a und der Dichtseitenwandabschnitt 18a stromauf des Seitenwandabschnitts 16c und des Dichtsei- tenwandabschnitts 18c angeordnet sind.
An zumindest einer derjenigen Seitenwandabschnitte und/oder an zumindest einer derjenigen Dichtseitenwandabschnitte 18b, die bei in einer Turbine zu einem Ring montierten Dichtseg- ment zu benachbarten Dichtsegmenten des betreffenden Rings weisen, ist eine Anzahl von Dichtlamellen 20 zur Reduzierung einer Strömung längs des betreffenden Seitenwandabschnitts 16b bzw. Dichtseitenwandabschnitts 18b vorgesehen. Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Lamel- len vorgesehen. Eine größere Anzahl, wie in Fig. 2 beispielhaft gezeigt, ist ebenso vorteilhaft.
Die betreffenden Dichtlamellen 20 stehen von ebenen Flächen der Dichtseitenwandabschnitte 18b bzw. Seitenwandabschnitte 16b unter einem Winkel ab, der kleiner als 90° sein kann. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel kann der Winkel 60° betragen. Von ihrem ersten Ende 20a erstrecken sie sich in blattfederartiger Weise gekrümmt bis zu ihrem freien Ende 20b.
Wenn beispielsweise das Dichtelement als Wabenkonstruktion ausgestaltet ist, können die Lamellen Teil der Wabenkonstruktion sein und - in Umfangsrichtung betrachtet - über den Seitenwandabschnitt 16b hinaus überstehen.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung die Draufsicht auf zwei Dichtsegmente 10a, 10b ausgestaltet gemäß Figur 1, wäh¬ rend der Montage zu einer Anordnung 22. Die Wabenkonstruktion 19 ist lediglich schematisch dargestellt. Die beiden unmit¬ telbar benachbarten Dichtsegmente 10a, 10b werden während der Montage gemäß einem der Pfeile M so aufeinander hinzu bewegt, dass die an dem ersten Dichtsegment einseitig befestigten Dichtlamellen 20, in Figur 2 als Dichtsegment 10a zu erkennen, an dem Seitenwandabschnitt 18d des benachbarten Dicht¬ segments, in Figur 2 als Dichtsegment 10b bezeichnet, zum An¬ liegen gelangen. In der Betriebsposition, dargestellt in Figur 3, sind die Dichtlamellen 20 elastisch verbogen und lie- gen dann vorgespannt an dem Seitenwandabschnitt 18d des be¬ nachbarten Dichtsegments 10b an.
Damit wird eine Längs-Durchströmung der besagten Stoßfuge 24 mit Arbeitsmedium bzw. mit der Leckageströmung in Axialrich- tung von stromauf nach stromab weitestgehend vermieden.
Figur 3 zeigt die beiden Dichtsegmente 10a, 10b in ihrer Be¬ triebsposition, bei der die Dichtlamellen 20 des ersten
Dichtsegments 10a aufgrund des geringen Abstandes zwischen den beiden Dichtsegmenten 10a, 10b vorgespannt an der Kontaktfläche des zweiten Dichtsegments 10b (Dichtseitenwandab- schnitt 18d) anliegt.
Der Pfeil R gibt die Rotationsrichtung der Laufschaufeln in Bezug auf die Dichtsegmente 10 an. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Rotationsrichtung, soweit möglich, vom befestigten Ende 20a der Dichtlamellen 20 zu ihrem freien Ende 20b gerichtet ist. Alternativ und so wie es Figur 4 zeigt, ist es möglich, dass die längs der Stoßfuge 24 aufeinander folgenden Dichtlamellen
20 an den beteiligten Ringsegmenten 10a, 10b abwechselnd befestigt sind. In diesem Fall ist nicht nur an einem Seitenwandabschnitt (vgl. Fig. 2, 18b), sondern an zwei Seitenwand- abschnitten 18b und 18d Dichtlamellen 20 angeordnet. Insgesamt betrifft die Erfindung somit ein Dichtsegment 10 für eine Turbine sowie eine Anordnung zur Abdichtung der Spalte zwischen Dichtsegmenten 10 und Laufschaufel einer Turbine, wobei die Dichtsegmente eine plattförmige Wand 12 um- fassen, deren erste Seitenfläche 14, welche im verbauten Zu¬ stand der Dichtsegmente den Schaufelspitzen von Laufschaufeln zugewandt ist von einer geschlossen umlaufenden Kante 16 umgriffen und in vier Seitenwandabschnitte 16a - 16d unterteil¬ bar ist und an der Seitenfläche 14 ein vollflächig angeordne- tes Dichtelement 18 umfasst. Um eine zwischen unmittelbar be¬ nachbarten Dichtsegmenten 10 gegebenenfalls auftretende loka¬ le Strömung weiter zu minimieren bzw. gar zu unterbinden, wird vorgeschlagen, dass an zumindest einer derjenigen Sei- tenwandabschnitten 16 und/oder an zumindest einer derjenigen Dichtseitenwandabschnitten (18) die in einer Turbine zu einem Ring monierten Dichtsegmenten - zu benachbarten Dichtsegmenten des betreffenden Rings weisen, eine Anzahl von Dichtlamellen 20 zur Reduzierung einer Strömung längst des betreffenden Seitenwandabschnitts vorgesehen ist.

Claims

Patentansprüche :
1. Dichtsegment (10) für eine Turbine, um mit weiteren da¬ von in einer Turbine zur Abdichtung eines Spalts zwischen ih- nen und Laufschaufeln einer Turbine oder zu einem Dichtungsbestandteil einer Stator-Rotor-Dichtung zusammensetzbar zu sein,
mit einer plattenförmigen Wand (12), die umfasst:
- eine erste Seitenfläche, die im verbauten Zustand des
Dichtsegments (10) den Schaufelspitzen von Laufschaufeln bzw. dem anderen Dichtungsbestandteil zugewandt ist und
- eine Kante, die geschlossen umlaufend die erste Seitenflä¬ che umgreift und an der mehrere Seitenwandabschnitte (16) mit der ersten Seitenfläche (14) zusammenstoßen und
mit einem Dichtelement (18), welches an der ersten Seitenflä¬ che vollflächig angeordnet ist und welches in analoger Weise zur Wand (12) in Dichtseitenwandabschnitte (18) umfasst, dadurch gekennzeichnet,
dass an zumindest einer derjenigen Seitenwandabschnitte (16) und/oder an zumindest einer derjenigen Dichtseitenwandab¬ schnitte (18), die - bei in einer Turbine zu einem Ring mon¬ tierten Dichtsegmenten (10) - zu benachbarten Dichtsegmenten (10) des betreffenden Rings weisen, eine Anzahl von Dichtlamellen (20) zur Reduzierung einer Strömung längs des betref- fenden Seitenwandabschnitts (18) vorgesehen ist.
2. Dichtsegment (10) nach Anspruch 1,
die dem die betreffenden Dichtlamellen (20) sich quer zur Strömungsrichtung eines in der Turbine strömenden Arbeitsme- diums bzw. Leckageströmung und insbesondere, bezogen auf ihre Einbaulage in einer Turbine, sich in Umfangsrichtung (R) und in Radialrichtung erstrecken.
3. Dichtsegment (10) nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem die betreffenden Dichtlamellen (20) in einem Winkel von kleiner 90° von den Seitenwandabschnitten (16) bzw.
Dichtseitenwandabschnitten (18) abstehen.
4. Dichtsegment (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3,
bei dem die Dichtlamellen (20) zum ihren freien Ende (20b) hin gewölbt sind.
5. Dichtsegment (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Dichtelement (18) als Wabenkonstruktion ausge¬ staltet ist.
6. Dichtsegment (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Dichtlamellen (20) Teile der Wabenkonstruktion sind .
7. Dichtsegment (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Dichtelement (18) als abtragbares Beschichtungs- system mit ein oder mehreren Schichten ausgestaltet ist.
8. Dichtsegment (10), nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem zumindest die Dichtlamellen (20) mittels eines addi¬ tiven Fertigungsverfahrens hergestellt sind
9. Anordnung (22) zur Abdichtung der Spalte zwischen Dichtsegmenten und Laufschaufeln einer Turbine,
bei der eine Vielzahl von Dichtsegmenten (10) gemäß einer der Ansprüche 1 bis 8 einen segmentierten Ring bildend derart an- geordnet sind, dass die Dichtlamellen (20) eines ersten
Dichtsegments (10) an einem davon gegenüberliegenden Seiten- wandabschnitt bzw. Dichtseitenwandabschnitt eines zum ersten Dichtsegment (10) unmittelbar benachbarten weiteren Dichtsegments (10) vorgespannt anliegen.
10. Stator-Rotor-Dichtung,
bei der eine Vielzahl von Dichtsegmenten (10) gemäß einer der Ansprüche 1 bis 8 einen segmentierten Ring bildend derart an¬ geordnet sind, dass die Dichtlamellen (20) eines ersten
Dichtsegments (10) an einem davon gegenüberliegenden Seiten- wandabschnitt bzw. Dichtseitenwandabschnitt eines zum ersten Dichtsegment (10) unmittelbar benachbarten weiteren Dichtsegments (10) vorgespannt anliegen.
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