EP4069947A1 - Dichtungsträger für eine turbomaschine mit schlitzartigen öffnungen im dichtungskörper - Google Patents

Dichtungsträger für eine turbomaschine mit schlitzartigen öffnungen im dichtungskörper

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Publication number
EP4069947A1
EP4069947A1 EP20845675.6A EP20845675A EP4069947A1 EP 4069947 A1 EP4069947 A1 EP 4069947A1 EP 20845675 A EP20845675 A EP 20845675A EP 4069947 A1 EP4069947 A1 EP 4069947A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
slot
sealing body
openings
seal carrier
cavities
Prior art date
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Pending
Application number
EP20845675.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Klötzer
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.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines 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 MTU Aero Engines AG filed Critical MTU Aero Engines AG
Publication of EP4069947A1 publication Critical patent/EP4069947A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/12Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part
    • F01D11/127Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part with a deformable or crushable structure, e.g. honeycomb
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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    • F05D2220/30Application in turbines
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    • F05D2220/323Application in turbines in gas turbines for aircraft propulsion, e.g. jet engines
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    • F05D2250/28Three-dimensional patterned
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/20Three-dimensional
    • F05D2250/29Three-dimensional machined; miscellaneous

Definitions

  • Seal carrier for a turbo machine with slot-like openings in the seal body
  • the present invention relates to a seal carrier for a turbomachine, in particular a gas turbine, comprising a carrier base and at least one sealing body, the at least one sealing body being connected to the carrier base and the at least one sealing body being arranged next to one another in the circumferential direction and in the axial direction, in particular regularly Cavities is formed, wherein the cavities extend from the support base in the radial direction and are delimited by a hollow space wall.
  • Directional indications such as “axial” or “axial”, “radial” or “radial” and “circumferential” are to be understood as referring to the machine axis of the turbo machine or gas turbine, unless the context explicitly or implicitly something else results.
  • a seal carrier which is formed from several carrier segments with a respective honeycomb-shaped seal body.
  • a parting line is provided which extends over the entire axial length of the seal carrier.
  • Such a parting line makes it possible to compensate for deformations of the Dichtungsträ gers and the honeycomb-shaped seal body due to temperature gradients during operation of the gas turbine.
  • a parting line extending over the entire axial length has the disadvantage that the sealing effect is less good in this area.
  • the object on which the invention is based is seen to be that of specifying a seal carrier in which deformations due to temperature gradients are reduced while the sealing effect remains essentially the same.
  • seal carrier for a turbomachine, in particular a gas turbine, comprising a carrier base and at least one seal body, the
  • At least one sealing body is connected to the support base and the at least one sealing body is formed by several cavities next to one another in the circumferential direction and in the axial direction, in particular regularly arranged cavities, the cavities extending from the support base in the radial direction and through a cavity wall are limited.
  • the sealing body has a plurality of Dämpfungsab sections which are designed to locally dampen or interrupt the flow of force in the sealing body, the support base being formed continuously in the area of the Dämpfungsab sections.
  • the damping sections can be designed as slot-like openings which are provided in each case with two adjacent cavities that these two adjacent cavities are in fluid connection with one another via the relevant opening.
  • the flow of force can be influenced, in particular in the circumferential direction within the sealing body, so that deformations due to thermal gradients can be avoided or reduced.
  • the slot-like openings can in any case be designed or dimensioned in such a way that the resulting fluid connection between the hollow spaces has little or no influence on the sealing effect of the seal carrier to be achieved.
  • the slot-like opening can be provided in a wall section of the cavity wall which forms a common partition between the two adjacent cavities.
  • the slot-like opening can extend radially outward from a radially inner edge of the wall section.
  • the slot-like opening can have a slot length in the radial direction that is smaller than the radial height of the wall section, in particular about 70% to 99% of the radial height, or is the same as the radial height.
  • Such a slot-like opening can be made, for example, by means of rosive machining (also known as electrical discharge machining (EDM)), for example by means of a suitably dimensioned wire.
  • EDM electrical discharge machining
  • the slot-like openings can have a width in the range of a few hundredths of a millimeter, so that the slot-like openings have hardly any influence on the sealing effect of the sealing body.
  • the openings can be arranged distributed on the sealing body in such a way that a cavity is in fluid connection with only a single adjacent cavity.
  • the openings can be distributed on the sealing body in such a way that a cavity is in fluid connection with at least two adjacent cavities.
  • the openings can be distributed on the sealing body in such a way that there are several adjacent cavities, between which a continuous wall section is formed, so that these adjacent cavities are not in fluid connection with one another.
  • the arrangement or distribution of the slot-like openings in relation to the entire sealing body can therefore take place in particular according to the aspects of the above-mentioned reduction of deformations due to temperature gradients.
  • the damping sections can be formed by two parallel and overlapping wall sections of two adjacent cavities.
  • a type of opening or slot can also be formed between the overlapping wall sections, so that in this case too the adjacent cavities are in fluid connection with one another.
  • the damping sections in such a way that the sealing body has greater elasticity in the area of the damping sections, so that the force flow occurring in the sealing body can be reduced or damped due to the elastic expansion of the damping sections.
  • the power flow is not interrupted locally in the area of the damping sections, but is at least partially absorbed by the elastic shear design of the damping sections.
  • the support base and the sealing body can be designed as semicircular sealing segments, with two sealing segments forming a circumferential seal.
  • the above-described seal carrier and / or a sealing body can also be produced or provided by means of additive manufacturing processes.
  • the slot-like openings in the sealing body can also be produced in a simple manner using additive manufacturing processes.
  • a gas turbine in particular an aircraft gas turbine, with at least one rotor blade ring can have at least one seal carrier described above, which is arranged around the rotor blade ring.
  • FIG. 1 shows in a simplified, schematic representation a basic diagram of an aircraft gas turbine.
  • FIG. 2 shows, in a simplified, schematic illustration, a perspective illustration of a seal carrier.
  • Fig. 3 shows a simplified, schematic representation of a perspective part representation of a sealing body with cavities and slot-like openings as damping sections.
  • FIG. 4 shows, in a simplified, schematic representation, the arrangement of slot-like openings in a sealing body.
  • Fig. 5 shows in a simplified, schematic representation the arrangement of Schlitzar term openings in a sealing body.
  • Fig. 6 shows in a simplified, schematic representation the arrangement of slot-like openings in a sealing body.
  • Fig. 7 shows in a simplified, schematic representation the arrangement of slot-like openings in a sealing body.
  • Fig. 8 shows in a simplified, schematic representation in the sub-figures A) and B) the arrangement of slot-like openings in a sealing body, wherein the Hohlhoff me have different shapes.
  • Fig. 9 shows a simplified, schematic representation of the arrangement of damping sections by overlapping wall sections in a sealing body. .
  • the gas turbine 10 comprises a fan 12 which is surrounded by an indicated jacket 14. In the axial direction AR of the gas turbine 10, the fan 12 is followed by a compressor 16 which is accommodated in an indicated inner housing 18 and can be designed in one or more stages.
  • the combustion chamber 20 adjoins the compressor 16. Hot exhaust gas flowing out of the combustion chamber then flows through the adjoining turbine 22, which can be designed in one or more stages.
  • the turbine 22 comprises a high-pressure turbine 24 and a low-pressure turbine 26.
  • a hollow shaft 28 connects the high-pressure turbine 24 to the compressor 16, in particular a high-pressure compressor 29, so that these are driven or rotated together.
  • a further inner shaft 30 in the radial direction RR of the turbine connects the low-pressure turbine 26 to the fan 12 and to a low-pressure compressor 32, so that these are driven or rotated together.
  • a thrust nozzle 33 which is only indicated here, adjoins the turbine 22.
  • an intermediate turbine housing 34 which is arranged around the shafts 28, 30, is arranged between the high-pressure turbine 24 and the low-pressure turbine 26.
  • the intermediate turbine housing 34 In its radially outer region 36, the intermediate turbine housing 34 has hot exhaust gases from the high-pressure turbine 24 flowing through it. The hot exhaust gas then reaches an annular space 38 of the low-pressure turbine 26.
  • rotor blade rings 27 are shown by way of example. Guide vane rings 31 that are usually present are shown by way of example only for the compressor 32 for reasons of clarity.
  • the seal carrier 50 comprises a carrier base 52 and a seal body 54.
  • the seal carrier 50 is shown here as a semicircular example. According to such an embodiment, a sealing arrangement can be created by two such seal carriers 50 which surrounds a rotor blade ring.
  • the sealing body 54 is shown by way of example and as a detail in FIG. 3.
  • the sealing body 54 comprises a plurality of cavities 56 arranged adjacent to one another in the circumferential direction UR or in the axial direction AR.
  • the cavities 56 extend inward from the support base 52 in the radial direction RR.
  • the cavities 56 are delimited by a respective circumferential cavity wall 58.
  • Each cavity wall 58 is formed by a plurality of wall sections 60.
  • the cavity walls 58 are honeycomb-shaped or hexagonal in the example shown.
  • some of the wall sections 60 are designed with damping sections 62, here for example in the form of slot-like openings 62.
  • the slot-like openings 62 are formed in a respective wall section 60 which forms a common partition between two adjacent cavities 56. Through the slot-like opening 62, the two adjacent cavities 56 are in fluid communication with one another through the opening 62.
  • the support base 52 which is arranged radially on the outside in relation to the damping sections 62 or the openings 62, is designed to be continuous.
  • the slot-like openings 62 extend radially outward from a radially inner edge 64 of the wall section 60.
  • the slot-like opening 62 can have a slot length SL in the radial direction RR which is smaller than the radial height RH of the wall section 60, in particular approximately 70% to 99% of the radial height RH.
  • slot lengths LL that are the same size as the radial height RH are also conceivable.
  • 4 to 7 show the cavities 56 of the sealing body 54 in schematic, simplified representations. Dotted lines schematically indicate respective slot-like openings 62 which are formed in a relevant wall section 60 between two adjacent cavities 56. In the embodiment of FIG.
  • the slot-like openings 62 are arranged such that a cavity 56 is only in fluid connection with a single adjacent cavity 56a.
  • the sequence of the arrangement of slot-like openings 62 in order circumferential direction UR forms a kind of zigzag line ZL.
  • the slot-like openings 62 are arranged along a plurality of essentially parallel zigzag lines ZL.
  • the slot-like openings 62 are also arranged in such a way that a cavity 56 is only in fluid connection with a single adjacent cavity 56a.
  • the sequence of the arrangement of slot-like openings 62 in relation to the circumferential direction UR forms an inclined line GL.
  • the slot-like openings 62 are arranged along a plurality of essentially parallel lines GL.
  • the slot-like openings 62 are arranged in such a way that a cavity 56 is in fluid connection with several, here for example two, adjacent cavities 56a, 56b.
  • the slot-like openings 62 are arranged in wall sections 60 of the same cavity 56 that are adjacent to one another.
  • the slot-like openings 62 are also arranged in such a way that a cavity 56 is only in fluid connection with a single adjacent cavity 56a.
  • the slot-like openings 62 are arranged along a plurality of substantially parallel lines OL.
  • FIG. 3 Another embodiment can be seen in FIG. 3.
  • a cavity 56 is also connected to a plurality of adjacent cavities 56 (as in FIG. 6).
  • the slot-like openings 62 are arranged on opposing wall sections 60 of the cavity 56.
  • the sealing body 54 does not necessarily have to have honeycomb-shaped cavities 56. Rather, pentagonal cavities 56 as in FIG. 8A or cavities 56 in the form of a notched directional arrow as in FIG. 8B can be provided. Even with these differently shaped cavities 56, adjacent cavities can be in fluid connection with one another by means of a slot-like opening 62 in a wall section 60.
  • other shapes for the cavities or the cavity walls are also conceivable, for example triangular or square or a combination of different shapes.
  • the damping sections 62 are formed by overlapping wall sections 60a, 60b of mutually adjacent cavities 56.
  • the overlapping wall sections 60a, 60b can bear directly against one another, which improves the sealing effect of the sealing body 54.
  • a small or minimal gap can also be formed between the overlapping wall sections 60a, 60b.
  • the overlapping wall sections 60a, 60b also serve to interrupt the flow of force.
  • overlapping wall sections 60a, 60b can also not be provided parallel to the circumferential direction UR, which is shown by way of example in a lower right area of FIG.
  • the support base 52 is designed to be continuous in the area of the damping sections 62.
  • the openings 62 can be distributed on the sealing body 54 in such a way that there are several adjacent cavities 56, between which a continuous wall section 60c (FIGS. 3 to 9) is formed so that these adjacent Cavities 56 are not in fluid communication with one another.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Beschrieben wird ein Dichtungsträger (50) für eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, umfassend eine Trägerbasis (52) und wenigstens einen Dichtungskörper (54), wobei der wenigstens eine Dichtungskörper (54) mit der Trägerbasis (52) verbunden ist und wobei der wenigstens eine Dichtungskörper (54) durch mehrere in Umfangsrichtung (UR) und in Axialrichtung (AR) nebeneinander, insbesondere regelmäßig angeordnete Hohlräume (56) gebildet ist, wobei sich die Hohlräume (56) von der Trägerbasis (52) aus in radialer Richtung (RR) erstecken und durch eine in Hohlraumwandung (58) begrenzt sind. Dabei ist vorgesehen, dass der Dichtungskörper (54) mehrere Dämpfungsabschnitte (62) aufweist, die dazu eingerichtet sind, den Kraftfluss im Dichtungskörper lokal zu dämpfen oder zu unterbrechen, wobei die Trägerbasis (52) im Bereich von den Dämpfungsabschnitten (62) durchgehend ausgebildet ist.

Description

Dichtungsträger für eine Turbomaschine mit schlitzartigen Öffnungen im Dichtungs körper
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dichtungsträger für eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, umfassend eine Trägerbasis und wenigstens einen Dichtungskörper, wobei der wenigstens eine Dichtungskörper mit der Trägerbasis verbunden ist und wobei der wenigstens eine Dichtungskörper durch mehrere in Umfangsrichtung und in Axialrichtung nebeneinander, insbesondere regelmäßig angeordnete Hohlräume gebildet ist, wobei sich die Hohlräume von der Trägerbasis aus in radialer Richtung erstecken und durch eine Hohl raumwandung begrenzt sind. Richtungsangaben wie „Axial-“ bzw. „axial“, „Radial-“ bzw. „radial“ und „Umfangs-“ sind grundsätzlich auf die Maschinenachse der Turbomaschine bzw. Gasturbine bezogen zu ver stehen, sofern sich aus dem Kontext nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.
Aus der EP 3 375 980 Al ist ein Dichtungsträger bekannt, der aus mehreren Trägersegmen- ten mit einem jeweiligen honigwabenförmigen Dichtungskörper gebildet ist. An den Über gängen von einem Trägersegment zu einem benachbarten Trägersegment ist eine Trennfuge vorgesehen, die sich über die gesamte axiale Länge des Dichtungsträgers erstreckt. Eine derartige Trennfuge ermöglicht es im Betrieb der Gasturbine Verformungen des Dichtungsträ gers und des honigwabenförmigen Dichtungskörpers aufgrund von Temperaturgradienten zu kompensieren. Allerdings weist eine sich über die gesamte axiale Länge erstreckende Trennfuge den Nachteil auf, dass in diesem Bereich die Dichtwirkung weniger gut ist.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, einen Dichtungsträger anzugeben, bei dem Verformungen aufgrund von Temperaturgradienten reduziert werden bei im Wesentlich gleich bleibender Dichtwirkung.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vor teilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Vorgeschlagen wird also ein Dichtungsträger für eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, umfassend eine Trägerbasis und wenigstens einen Dichtungskörper, wobei der
BESTÄTIGUNGSKOPIE wenigstens eine Dichtungskörper mit der Trägerbasis verbunden ist und wobei der wenigstens eine Dichtungskörper durch mehrere in Umfangsrichtung und in Axialrichtung nebenei nander, insbesondere regelmäßig angeordnete Hohlräume gebildet ist, wobei sich die Hohl räume von der Trägerbasis aus in radialer Richtung erstecken und durch eine Hohlraumwan- düng begrenzt sind. Dabei ist vorgesehen, dass der Dichtungskörper mehrere Dämpfungsab schnitte aufweist, die dazu eingerichtet sind, den Kraftfluss im Dichtungskörper lokal zu dämpfen oder zu unterbrechen, wobei die Trägerbasis im Bereich von den Dämpfungsab schnitten durchgehend ausgebildet ist. Durch das Vorsehen von Dämpfungsabschnitten in dem Dichtungskörper kann ein insbesondere in Umfangsrichtung auftretender Kraftfluss gedämpft bzw. reduziert werden, so dass einer Verformung des gesamten Dichtungsträgers im Betrieb der Gasturbine entgegen ge wirkt werden kann. Durch das Vorsehen von Dämpfungsabschnitten in dem Dichtungskörper kann eine Unterbrechung bzw. Schwächung der Trägerbasis vermieden werden, wie dies bei- spielsweise aus dem oben genannten Stand der Technik mit Trennfuge bekannt ist.
Die Dämpfungsabschnitte können als schlitzartige Öffnungen ausgebildet sein, die derart bei jeweils zwei benachbarten Hohlräumen vorgesehen sind, dass diese beiden benachbarten Hohlräume über die betreffende Öffnung in Fluidverbindung miteinander stehen.
Durch das Vorsehen von schlitzartigen Öffnungen in dem Dichtungskörper kann der Kraft- fluss insbesondere in Umfangsrichtung innerhalb des Dichtungskörpers beeinflusst werden, so dass Verformungen aufgrund von Thermalgradienten vermieden bzw. reduziert werden können. Die schlitzartigen Öffnungen können aber in jedem Fall so ausgebildet sein bzw. dimensioniert sein, dass die hierdurch entstandene Fluidverbindung zwischen den Hohlräu men keinen oder kaum einen Einfluss auf die zu erzielende Dichtungswirkung des Dichtungsträgers hat. ,
Die schlitzartige Öffnung kann in einem Wandabschnitt der Hohlraumwandung vorgesehen sein, der eine gemeinsame Trennwand zwischen den beiden benachbarten Hohlräumen bil det. Die schlitzartige Öffnung kann sich ausgehend von einer radial innen liegenden Kante des Wandabschnitts nach radial außen erstrecken. Dabei kann die schlitzartige Öffnung in radialer Richtung eine Schlitzlänge aufweisen, die kleiner als die radiale Höhe des Wandabschnitts ist, insbesondere etwa 70% bis 99% der radialen Höhe beträgt, oder gleich groß wie die radiale Höhe ist. Eine solche schlitzartige Öffnung kann beispielsweise mittels funkene- rosivem Bearbeiten (auch bekannt als electrical discharge machining (EDM)) hergestellt werden, etwa mittels eines entsprechend dimensionierten Drahtes. Die schlitzartigen Öffnun gen können dabei eine Breite im Bereich von wenigen Hundertsteln Millimetern aufweisen, so dass die schlitzartigen Öffnungen kaum einen Einfluss auf die Dichtwirkung des Dich- tungskörpers haben.
Die Öffnungen können so am Dichturigskörper verteilt angeordnet sein, dass ein Hohlraum nur mit einem einzigen benachbarten Hohlraum in Fluidverbindung steht. Alternativ können die Öffnungen so am Dichtungskörper verteilt angeordnet sein, dass ein Hohlraum mit wenigstens zwei benachbarten Hohlräumen in Fluidverbindung steht.
Ferner können die Öffnungen so am Dichtungskörper verteilt angeordnet sein, dass es mehre re benachbarte Hohlräume gibt, zwischen denen ein durchgehender Wandabschnitt ausgebil- det ist, so dass diese benachbarten Hohlräume nicht in Fluidverbindung miteinander stehen.
Die Anordnung bzw. Verteilung der schlitzartigen Öffnungen bezogen auf den gesamten Dichtungskörper kann also insbesondere nach den Gesichtspunkten der oben erwähnten Re duzierung von Verformungen aufgrund von Temperaturgradienten erfolgen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Dämpfungsabschnitte gebildet sein durch zwei parallel angeordnete und sich überlappende Wandabschnitte von zwei benachbarten Hohlräumen. Zwischen den überlappenden Wandabschnitten kann in anderen Worten auch eine Art Öffnung bzw. Schlitz ausgebildet sein, so dass auch in diesem Fall die benach- barten Hohlräume in Fluidverbindung miteinander stehen.
Denkbar ist auch, die Dämpfungsabschnitte so auszugestalten, dass der Dichtungskörper im Bereich der Dämpfungsabschnitte eine größere Elastizität aufweist, so dass der im Dich tungskörper auftretende Kraftfluss aufgrund von elastischer Ausdehnung der Dämpfungsab- schnitte reduziert bzw. gedämpft werden kann. In einem solchen Fall wird der Kraftflüss lokal im Bereich der Dämpfungsabschnitte also nicht unterbrochen, sondern durch die elasti schere Ausgestaltung der Dämpfungsabschnitte wenigstens teilweise absorbiert.
Die Trägerbasis und der Dichtungskörper können als halbkreisförmige Dichtungssegmente ausgebildet sein, wobei zwei Dichtungssegmente eine umlaufende Dichtung bilden. Das Herstellen bzw. Bereitstellen eines oben beschriebenen Dichtungsträgers oder/und eines Dichtungskörpers kann auch mittels additiver Fertigungsverfahren erfolgen. Dabei können durch additive Fertigungsverfahren insbesondere auch die schlitzartigen Öffnungen im Dich- tungskörper in einfacher Weise hergestellt werden.·
Eine Gasturbine, insbesondere Fluggasturbine, mit wenigstens einem Laufschaufelring kann wenigstens einen oben beschriebenen Dichtungsträger aufweisen, der um den Laufschaufelring angeordnet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren beispielhaft und nicht einschränkend beschrieben.
Fig. 1 zeigt in einer vereinfachten, schematischen Darstellung ein Prinzipbild einer Fluggas- turbine.
Fig. 2 zeigt in einer vereinfachten, schematischen Darstellung eine perspektivische Darstellung eines Dichtungsträgers. Fig. 3 zeigt in einer vereinfachten, schematischen Darstellung eine perspektivische Teildar stellung eines Dichtungskörpers mit Hohlräumen und schlitzartigen Öffnungen als Dämpfungsabschnitten.
Fig. 4 zeigt in einer vereinfachten, schematischen Darstellung die Anordnung von schlitzar- tigen Öffnungen in einem Dichtungskörper.
Fig. 5 zeigt in einer vereinfachten, schematischen Darstellung die Anordnung von schlitzar tigen Öffnungen in einem Dichtungskörper. Fig. 6 zeigt in einer vereinfachten, schematischen Darstellung die Anordnung von schlitzartigen Öffnungen in einem Dichtungskörper.
Fig. 7 zeigt in einer vereinfachten, schematischen Darstellung die Anordnung von schlitzartigen Öffnungen in einem Dichtungskörper. Fig. 8 zeigt in einer vereinfachten, schematischen Darstellung in den Teilfiguren A) und B) die Anordnung von schlitzartigen Öffnungen in einem Dichtungskörper, wobei die Hohlräu me unterschiedliche Formen aufweisen.
Fig. 9 zeigt in einer vereinfachten, schematischen Darstellung die Anordnung von Dämp fungsabschnitten durch überlappende Wandabschnitte in einem Dichtungskörper. .
Fig. 1 zeigt schematisch und vereinfacht eine Fluggasturbine 10, die rein beispielhaft als Mantelstromtriebwerk illustriert ist. Die Gasturbine 10 umfasst einen Fan 12, der von einem angedeuteten Mantel 14 umgeben ist. In Axialrichtung AR der Gasturbine 10 schließt sich an den Fan 12 ein Verdichter 16 an, der in einem angedeuteten inneren Gehäuse 18 aufgenom men ist und einstufig oder mehrstufig ausgebildet sein kann. An den Verdichter 16 schließt sich die Brennkammer 20 an. Aus der Brennkammer ausströmendes heißes Abgas strömt dann durch die sich anschließende Turbine 22, die einstufig oder mehrstufig ausgebildet sein kann. Im vorliegenden Beispiel umfasst die Turbine 22 eine Hochdruckturbine 24 und eine Niederdruckturbine 26. Eine Hohlwelle 28 verbindet die Hochdruckturbine 24 mit dem Verdichter 16, insbesondere einem Hochdruckverdichter 29, so dass diese gemeinsam angetrieben bzw. gedreht werden. Eine in Radialrichtung RR der Turbine weitere innen liegende Welle 30 verbindet die Niederdruckturbine 26 mit dem Fan 12 und mit einem Niederdruck verdichter 32, so dass diese gemeinsam angetrieben bzw. gedreht werden. An die Turbine 22 schließt sich eine hier nur angedeutete Schubdüse 33 an.
Im dargestellten Beispiel einer Fluggasturbine 10 ist zwischen der Hochdruckturbine 24 und der Niederdruckturbine 26 ein Turbinenzwischengehäuse 34 angeordnet, das um die Wellen 28, 30 angeordnet ist. In seinem radial äußeren Bereich 36 wird das Turbinenzwischengehäuse 34 von heißen Abgasen aus der Hochdruckturbine 24 durchströmt. Das heiße Abgas ge langt dann in einen Ringraum 38 der Niederdruckturbine 26. Von den Verdichtern 28, 32 und den Turbinen 24, 26 sind beispielhaft Laufschaufelkränze 27 dargestellt. Üblicherweise vor handene Leitschaufelkränze 31 sind aus Gründen der Übersicht beispielhaft nur bei dem Verdichter 32 dargestellt.
Die nachfolgende Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung bezieht sich insbe sondere auf die Hochdruckturbine 24 bzw. die Niederdruckturbine 26, bei denen die drehen- den Laufschaufelkränze 27 von nachfolgend beschriebenen Dichtungsträgem umgeben sein können.
Fig. 2 zeigt in einer vereinfachten und schematischen Perspektivdarstellung einen Dichtungs- träger 50. Der Dichtungsträger 50 umfasst eine Trägerbasis 52 und einen Dichtungskörper 54. Der Dichtungsträger 50 ist hier beispielhaft halbkreisförmig dargestellt. Gemäß einer solchen Ausfuhrungsform kann durch zwei derartige Dichtungsträger 50 eine Dichtungsan- ordnüng geschaffen werden, die einen Laufschaufelkranz umgibt. Der Dichtungskörper 54 ist beispielhaft und als Ausschnitt in Fig. 3 gezeigt. Der Dichtungskörper 54 umfasst mehrere in Umfangsrichtung UR bzw. Axialrichtung AR benachbart zuei nander angeordnete Hohlräume 56. Die Hohlräume 56 erstrecken sich von der Trägerbasis 52 aus in Radialrichtung RR nach innen. Begrenzt werden die Hohlräume 56 durch eine jeweilige umlaufende Hohlraumwandung 58. Jede Hohlraumwandung 58 wird durch mehrere Wandabschnitte 60 gebildet. Die Hohlraumwandungen 58 sind im gezeigten Beispiel honig wabenförmig bzw. sechseckig ausgebildet.
Um Verformungen des Dichtungsträgers im Betrieb der Turbomaschine bzw. der Gasturbine vorzubeugen, sind einige der Wandabschnitte 60 mit Dämpfungsabschnitten 62, hier bei- spielhaft in Form von schlitzartigen Öffnungen 62, ausgebildet. Die schlitzartigen Öffnungen 62 sind dabei in einem jeweiligen Wandabschnitt 60 ausgebildet, der eine gemeinsame Trennwand zwischen zwei benachbarten Hohlräumen 56 bildet. Durch die schlitzartige Öff nung 62 stehen die beiden benachbarten Hohlräume 56 durch die Öffnung 62 hindurch in Fluidverbindung miteinander. Wie aus der Darstellung ersichtlich, ist die Trägerbasis 52, die bezogen auf die Dämpfungsabschnitte 62 bzw. die Öffnungen 62 radial außen angeordnet ist, durchgehend ausgebildet. Mit anderen Worten ist in den Bereichen mit Dämpfungsabschnitten 62 bzw. schlitzartigen Öffnungen 62 keine entsprechende Schwächung bzw. Segmentie rung oder Trennung mittels Trennfuge in der Trägerbasis 52 vorgesehen. Durch das Vorsehen von schlitzartigen Öffnungen 62 in dem Dichtungskörper 54 kann der Kraftfluss insbesondere in Umfangsrichtung UR innerhalb des Dichtungskörpers 54 beein flusst werden, so dass Verformungen aufgrund von Thermalgradienten vermieden bzw. redu ziert werden können. Die schlitzartigen Öffnungen 62 können so ausgebildet sein bzw. dimensioniert sein, dass die hierdurch entstandene Fluidverbindung zwischen den Hohlräumen 56 keinen oder kaum einen Einfluss auf die zu erzielende Dichtungswirkung des Dichtungsträgers 52 hat.
Die schlitzartigen Öffnungen 62 erstrecken sich ausgehend von einer radial innen liegenden Kante 64 des Wandabschnitts 60 nach radial außen. Dabei kann die schlitzartige Öffnung 62 in radialer Richtung RR eine Schlitzlänge SL aufweist, die kleiner ist als die radiale Höhe RH des Wandabschnitts 60, insbesondere etwa 70% bis 99% der radialen Höhe RH beträgt. Denkbar sind aber auch Schlitzlängen LL, die gleich groß sind wie die radiale Höhe RH. Die Fig. 4 bis 7 zeigen in schematischen, vereinfachten Darstellungen die Hohlräume 56 des Dichtungskörpers 54. Durch punktierte Linien sind jeweilige schlitzartige Öffnungen 62 schematisch angedeutet, die in einem betreffenden Wandabschnitt 60 zwischen zwei benachbarten Hohlräumen 56 ausgebildet sind. In der Ausführungsform der Fig. 4 sind die schlitzartigen Öffnungen 62 so angeordnet, dass ein Hohlraum 56 lediglich mit einem einzigen benachbarten Hohlraum 56a in Fluidverbindung steht. Dabei bildet die Abfolge der Anordnung von schlitzartigen Öffnungen 62 in Um fangsrichtung UR eine Art Zick-Zack-Linie ZL. Die schlitzartigen Öffnungen 62 sind ent lang von mehreren im Wesentlichen parallelen Zick-Zack-Linien ZL angeordnet.
In der Ausführungsform der Fig. 5 sind die schlitzartigen Öffnungen 62 ebenfalls so ange ordnet, dass ein Hohlraum 56 lediglich mit einem einzigen benachbarten Hohlraum 56a in Fluidverbindung steht. Dabei bildet die Abfolge der Anordnung von schlitzartigen Öffnungen 62 bezogen auf Umfangsrichtung UR eine geneigte Linie GL. Die schlitzartigen Öffnun- gen 62 sind entlang von mehreren im Wesentlichen parallelen Linien GL angeordnet.
In der Ausführungsform der Fig. 6 sind die schlitzartigen Öffnungen 62 so angeordnet, dass ein Hohlraum 56 mit mehreren, hier beispielsweise zwei, benachbarten benachbarten Hohl räumen 56a, 56b in Fluidverbindung steht. Insbesondere sind die schlitzartigen Öffnungen 62 in zueinander benachbarten Wandabschnitte 60 des gleichen Hohlraums 56 angeordnet.
In der Ausführungsform der Fig. 7 sind die schlitzartigen Öffnungen 62 ebenfalls so ange ordnet, dass ein Hohlraum 56 lediglich mit einem einzigen benachbarten Hohlraum 56a in Fluidverbindung steht. Dabei bildet die Abfolge der Anordnung von schlitzartigen Öffnun- gen 62 bezogen auf die Umfangsrichtung UR eine orthogonale Linie OL. Die schlitzartigen Öffnungen 62 sind entlang von mehreren im Wesentlichen parallelen Linien OL angeordnet.
Eine weitere Ausführungsform kann der Fig. 3 entnommen werden. Dort ist ein Hohlraum 56 ebenfalls mit mehreren benachbarten Hohlräumen 56 verbunden (wie bei Fig. 6). Allerdings sind die schlitzartigen Öffnungen 62 an sich gegenüber liegenden Wandabschnitten 60 des Hohlraums 56 angeordnet.
Fig. 8 zeigt beispielhaft, dass der Dichtungskörper 54 nicht zwingend honigwabenförmige Hohlräume 56 aufweisen muss. Vielmehr können fünfeckige Hohlräume 56 wie in Fig. 8A oder Hohlräume 56 in Form eines eingekerbten Richtungspfeils wie in Fig. 8B vorgesehen sein. Auch bei diesen anders geformten Hohlräumen 56 können benachbarte Hohlräume mit tels einer schlitzartigen Öffnung 62 in einem Wandabschnitt 60 miteinander in Fluidverbindung stehen. Selbstverständlich sind auch andere Formgebungen für die Hohlräume bzw. die Hohlraumwandungen denkbar, beispielsweise dreieckig oder viereckig oder eine Kombinati on aus unterschiedlichen Formen.
Fig. 9 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Dämpfungsabschnitte 62 im Dichtungskörper 54. In dieser Ausführungsform sind die Dämpfungsabschnitte 62 durch sich überlappende Wandabschnitte 60a, 60b von zueinander benachbarten Hohlräumen 56 gebildet. Dabei kön nen die überlappenden Wandabschnitte 60a, 60b direkt aneinander anliegen, was die Dichtwirkung des Dichtungskörpers 54 verbessert. Alternativ kann zwischen den überlappenden Wandabschnitten 60a, 60b auch ein kleiner bzw. minimaler Spalt ausgebildet sein. Die über lappenden Wandabschnitte 60a, 60b dienen ebenfalls der Unterbrechung des Kraftflusses. Wie dies bereits unter Bezugnahme auf beispielsweise die Fig. 3 bis 7 erläutert worden ist, können sich überlappende Wandabschnitte 60a, 60b auch nicht parallel zur Umfangsrichtung UR vorgesehen sein, was beispielhaft in einem unteren rechten Bereich der Fig. 9 dargestellt ist. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Trägerbasis 52 im Bereich der Dämpfungsabschnitte 62 durchgehend ausgeführt.
Für alle beschriebenen Ausführungsformen der Fig. 3 bis 9 können die Öffnungen 62 so am Dichtungskörper 54 verteilt angeordnet sein, dass es mehrere benachbarte Hohlräume 56 gibt, zwischen denen ein durchgehender Wandabschnitt 60c (Fig. 3 bis 9) ausgebildet ist, so dass diese benachbarten Hohlräume 56 nicht in Fluidverbindung miteinander stehen. Bezugszeichenliste
10 Fluggasturbine
12 Fan
14 Mantel
16 Verdichter
18 inneres Gehäuse
20 Brennkammer
22 Turbine
24 Hochdruckturbine
26 Niederdruckturbine
28 Hohlwelle
29 Hochdruckverdichter
30 Welle
31 Leitschaufelkranz
32 Niederdruckverdichter
33 Schubdüse
34 Turbinenzwischengehäuse
36 radial äußerer Bereich
38 Ringraum
50 Dichtungsträger
52 Trägerbasis
54 Dichtungskörper
56 Hohlraum
58 Hohlraumwandung
60 Wandabschnitt
62 schlitzartige Öffnung
64 radial innere Kante
AR Axialrichtung
GL geneigte Linie
OL orthogonale Linie
RH radiale Höhe des Wandabschnitts
RR Radialrichtung
SL Länge der schlitzartigen Öffnungen
UR Umfangsrichtung
ZL Zick-Zack-Linie

Claims

Ansprüche
1. Dichtungsträger (50) für eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, umfassend eine Trägerbasis (52) und wenigstens einen Dichtungskörper (54), wobei der wenigs- tens eine Dichtungskörper (54) mit der Trägerbasis (52) verbunden ist und wobei der wenigs tens eine Dichtungskörper (54) durch mehrere in Umfangsrichtung (UR) und in Axialrich^ tung (AR) nebeneinander, insbesondere regelmäßig angeordnete Hohlräume (56) gebildet ist, wobei sich die Hohlräume (56) von der Trägerbasis (52) aus in radialer Richtung (RR) erstecken und durch eine Hohlraumwandung (58) begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungskörper (54) mehrere Dämpfungsabschnitte (62) aufweist, die dazu eingerichtet sind, den Kraftfluss im Dichtungskörper lokal zu dämpfen oder zu unterbrechen, wobei die Trägerbasis (52) im Bereich von den Dämpfungsabschnitten (62) durchgehend ausgebildet ist.
2. Dichtungsträger (50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungs abschnitte (62) als schlitzartige Öffnungen (62) ausgebildet sind, die derart bei jeweils zwei benachbarten Hohlräumen (56, 56a, 56b) vorgesehen sind, dass diese beiden benachbarten Hohlräume (56, 56a, 56b) über die betreffende Öffnung (62) in Fluidverbindung miteinander stehen
3. Dichtungsträger (50) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, die schlitzartige Öffnung (62) in einem Wandabschnitt (60) der Hohlraumwandung (58) vorgesehen ist, der eine gemeinsame Trennwand zwischen den beiden benachbarten Hohlräumen (56, 56a, 56b) bil det.
4. Dichtungsträger (50) nach 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzartige Öffnung (62) sich ausgehend von einer radial innen liegenden Kante (64) des Wandabschnitts (60) nach radial außen erstreckt.
5. Dichtungsträger (50) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, das die schlitzartige
Öffnung (62), in radialer Richtung (RR) eine Schlitzlänge (SL) aufweist, die kleiner als die radiale Höhe (RH) des Wandabschnitts (60) ist, insbesondere etwa 70% bis 99% der radialen Höhe (RH) beträgt, oder gleich groß wie die radiale Höhe (RH) des Wandabschnitts ist.
6. Dichtungsträger (50) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (62) so am Dichtungskörper (54) verteilt angeordnet sind, dass ein Hohlraum (56) nur mit einem einzigen benachbarten Hohlraum (56a) in Fluidverbindung steht.
7. Dichtungsträger (50) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (62) so am Dichtungskörper (54) verteilt angeordnet sind, dass ein Hohlraum (56) mit wenigstens zwei benachbarten Hohlräumen (56a, 56b) in Fluidverbindung steht.
8. Dichtungsträger (50) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet dass die Öffnungen (62) so am Dichtungskörper verteilt angeordnet sind, dass es mehrere benach barte Hohlräume (56) gibt, zwischen denen ein durchgehender Wandabschnitt (60c) ausge bildet ist, so dass diese benachbarten Hohlräume (56) nicht in Fluidverbindung miteinander stehen.
9. Dichtungsträger (50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämp fungsabschnitt (62) gebildet ist durch zwei parallel angeordnete und sich überlappende Wandabschnitte (60a, 60b) von zwei benachbarten Hohlräumen (56).
10. Dichtungsträger (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Trägerbasis (52) und der Dichtungskörper (54) als halbkreisförmige Dich- tungssegmente ausgebildet sind, wobei zwei Dichtungssegmente einer umlaufende Dichtung bilden.
11. Gasturbine, insbesondere Fluggasturbine (10), mit wenigstens einem Laufschaufelring (27) und mit wenigstens einem Dichtungsträger (50) nach einem der vorhergehenden An sprüche, der um den Laufschaufelring (27) angeordnet ist.
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