WO2003010419A1 - Vorrichtung zur dichtspaltreduzierung zwischen bewegten und stationären komponenten innerhalb einer strömungsmaschine - Google Patents

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WO2003010419A1
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stationary component
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Reinhard Fried
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Definitions

  • the invention relates to a device for reducing the sealing gap between a rotating and a stationary component within an axially flow-through rotary flow machine, in which the rotating component has an end face which is separated from the stationary component by a sealing gap, and in which on the end face of the rotating component and sealing structures delimiting the sealing gap on the stationary component, at least one of which has a honeycomb structure.
  • labyrinth seals, rib, step or honeycomb structures are introduced into the intermediate gap in a manner known per se, by means of which the flow resistance within the sealing gaps can be further increased and the proportion of leakage flows can be considerably reduced.
  • the individual rotating and stationary components have different dimensions of expansion, which are additionally influenced by the use of different materials, depending on the function of the component.
  • the current rotation machine is designed in such a way that it is assembled with a so-called "cold play", ie the rotating components are of the stationary ones Components of the rotary flow machine when the machine is cold are spaced just enough apart that their mutual distance at the nominal operating point of the rotary rotary machine is as close as possible to zero.
  • the rotating and stationary components sealing structures are provided, one of which is designed as a friction partner and is therefore designed to be flexible or abradable.
  • Classic sealing systems constructed in this way have sealing strips, sheets of honeycomb-like design or abradable layers which can be applied, for example by flame spraying, to the respective surface section as flexible or abradable friction partners.
  • the other side, which is opposite the above-mentioned friction partner, is either designed as a smooth wall or as a surface with ribs which engage in the corresponding opposite friction partner and remove it locally.
  • honeycomb-shaped which are produced in a manner known per se from correspondingly deformed flat sheet materials and are firmly attached to the metal surface sections by means of suitable soldering or welding technology.
  • a disadvantage of these honeycomb structures made of sheet metal or metal is their only limited resistance to oxidation, as a result of which they literally burn at operating temperatures of more than 1000 ° C. and are thus completely lost.
  • the invention is therefore based on the object of a device for reducing the sealing gap between a rotating and a stationary component within an axially flow-through rotary flow machine, in which the rotating component and the stationary component each have a surface section which are arranged separately by a sealing gap and on at least one of the two surface sections provide sealing structures, one of which has a honeycomb structure, in such a way that, despite the use of a sealing structure designed as a honeycomb structure, operating temperatures of the flow rotary machine of more than 1000 ° C. can be achieved without the honeycomb structure being damaged.
  • the solution to the problem on which the invention is based is specified in claim 1.
  • a device designed such that the sealing structure designed as a honeycomb structure is made of ceramic material and is fixedly provided with the surface section of the rotating component or with the surface section of the stationary component.
  • the invention is based on the idea of using the ceramic honeycomb bodies known from catalyst technology in a targeted manner as sealing structures within flow rotary machines, in particular gas turbines, and of having them permanently fixed by means of suitable joining techniques to the surface sections of the respective rotating or stationary components of the current rotating machine, which are usually made of metal ,
  • a soldering connection using so-called active solders is preferably suitable as the joining technique, for example AM 900 + NiTi25 may be mentioned in this context, but other active solders known in the literature which enable metal-ceramic connections are also suitable.
  • the ceramic honeycomb structures which can usually be produced by means of an extrusion or extrusion process and usually have wall thicknesses of tenths of a millimeter and less can preferably be produced as ceramic honeycomb panels with a panel thickness in the millimeter range up to several tens of millimeters.
  • Such honeycomb panels can be cut to the respective individual shape of the surface section, for example on the cover band of a moving or guide blade, by means of suitable shaping processes.
  • the ceramic material has a desired porosity and density depending on the manufacturing process, which means that the abradability and its abrasive effect can be variably adjusted over a wide range.
  • the honeycomb structure made of ceramic material can be designed as an abrasive element or as a layer of material that can be rubbed off.
  • particularly preferred ceramic materials are reaction-bonded silicon nitrite or silicon carbide.
  • other ceramic material compounds known from the literature which are suitable for the production of the honeycomb structures mentioned above and moreover have resistance to oxidation even at temperatures of over 1000 ° C. can also be used.
  • an elastically or plastically deformable intermediate layer between the respective metallic surface section and the ceramic honeycomb structure, which also compensates for different thermal expansion properties between the metallic surface section and the ceramic honeycomb structure.
  • Layers consisting of MCrAIY are particularly suitable for this purpose set spray parameter, can be applied directly to the metallic surface section of the respective component of the flow rotation machine.
  • Sintered metals or suitably chosen metal foams are also suitable as corresponding intermediate layers.
  • the connection between the honeycomb structure consisting of ceramic material and the intermediate layer is also carried out with the aid of suitable soldering or welding techniques, preferably using active solders.
  • the ceramic honeycomb structure obtained with the aid of manufacturing processes known from catalyst technology, it can be subdivided into any flat segments and assembled in a mosaic-like manner on a surface section to be covered.
  • Mechanical fasteners such as are known, for example, from the tile technology known in space travel are used for this purpose. It is also conceivable to use high-temperature-resistant adhesives as joining agents.
  • the stationary or rotating components connected to the honeycomb structures are preferably interspersed with cooling channels which end on the surface of the surface section on which the corresponding ceramic honeycomb structure is located , If, as already explained above, a preferably porous intermediate layer is provided between the metallic surface section and the ceramic honeycomb structure, this is able to distribute the cooling air emerging from the component from the cooling channel on the basis of its porous layer structure, so that a large number of adjacent, channel-like structures trained honeycomb body can be supplied with cooling air.
  • FIG. 1 shows a photographic illustration of a honeycomb structure made of ceramic material
  • FIG. 2 photographic representation of a honeycomb structure on a
  • FIG. 3 photographic representation of a honeycomb structure on the
  • FIG. 5.6 schematic cross section through one with a
  • Honeycomb structure provided, rotating or stationary component with cooling channels, and
  • the ceramic honeycomb structure 1 shows a photographic illustration of a flat ceramic honeycomb structure 1, which typically has a honeycomb structure thickness d between 3 and 15 mm.
  • the ceramic honeycomb structure 1 is produced from silicon nitrite by means of an extrusion or extrusion process known per se and has been converted into a plate-like shape with the aid of a suitable cutting process. Both the thickness d and the outer shape of the honeycomb structure can be chosen almost arbitrarily, for example to be connected to the top surface 3 of a turbine blade 2 according to FIG. 2.
  • the honeycomb structure 1 has a profile-like contour, which is firmly and intimately connected flush at the end of the turbine blade 2 by means of a solder connection using an active solder.
  • FIG. 3 shows a honeycomb structure 1 which is provided on the cover band of a turbine guide vane 4 and which in this case has a square outline.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view through a rotating or stationary component 5 (which can be designed as a “heatshield”, guide vane or moving blade), on the surface section 6 of which corresponds to the surface of a shroud, an intermediate layer 7, preferably consisting of A porous MCrAlY material is applied to the intermediate layer 7, the honeycomb structure 1 made of ceramic material, which is otherwise provided by means of an active solder connection to the intermediate layer 7.
  • Cooling channels 8 are provided in the center of the component 5 provide for a cooling air supply on the underside of the intermediate layer 7, which, because of its porosity, forwards the cooling air, distributed as locally as possible, to the honeycomb structure 1 made of ceramic material, thereby effectively cooling the honeycomb structure 1, thereby reducing the temperature resistance and oxidation resistance ability of the honeycomb structure 1 is further improved.
  • the intermediate layer 7 serves as a compensation layer against the occurrence of internal mechanical stresses which result from different thermal expansion properties both of the component 5 made of metal and of the honeycomb structure 1 made of ceramic material.
  • the component 5 shown in FIG. 5 has a finely structured surface 6 on which the honeycomb structure 1 lies directly and is provided with it. Any the delicate structure can absorb different material expansion phenomena without causing mechanical material tension, particularly within the honeycomb structure 1.
  • the fine structures on the surface section 6 of the component 5 are also able to distribute the cooling air supplied via the cooling air channels 8 locally over a large area under the honeycomb structure 1 in order to effectively cool it.
  • FIG. 6 shows a top view of segmented honeycomb structures 1, which are connected via mechanical fastening aids 9 to the surface section on which the segmented honeycomb structures 1 rest.
  • the method of connection is borrowed from the tile technology known from space technology, by means of which the individual segmented honeycomb structures are arranged with the corresponding surface section in a relatively movable manner with respect to one another.
  • FIG. 7 shows a cross section through a connection structure known from tile technology between a segmented honeycomb structure 1 and the surface 6 of a component 5.
  • a corrugated fastening wire 10 which engages in a fastening groove provided in the honeycomb structure 1, a releasable, fixed joint connection between the honeycomb structure 1 and the component 5 can be realized.

Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Dichtspaltreduzierung zwischen einer rotierenden und einer stationären Komponente (5) innerhalb einer axial durchströmten Strömungsrotationsmaschine, in der die rotierende und die stationäre Komponente (5) jeweils einen Flächenabschnitt (6) aufweisen, die durch einen Dichtspalt getrennt angeordnet sind und auf wenigstens einen der beiden Flächenabschnitten Dichtungsstrukturen vorsehen, von denen eine eine Honigwabenstruktur (1) aufweist, wobei die als Honigwabenstruktur (1) ausgebildete Dichtungsstruktur aus keramischem Material gefertigt ist und mit dem Flächenabschnitt (6) der rotierenden Komponente (5, 2) oder mit dem Flächenabschnitt (6) der stationären Komponente (5, 4) fest verfügt ist.

Description

Vorrichtung zur Dichtspaltreduzierung zwischen bewegten und stationären Komponenten innerhalb einer Strömungsmaschine
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Dichtspaltreduzierung zwischen einer rotierenden und einer stationären Komponente innerhalb einer axial durchströmten Stromungsrotationsmaschine, in der die rotierende Komponente eine Stirnfläche aufweist, die durch einen Dichtspalt gegenüber der stationären Komponente getrennt angeordnet ist, und in der auf der Stirnfläche der rotierenden Komponente und auf der stationären Komponente den Dichtspalt begrenzende Dichtungsstrukturen vorgesehen sind, von denen wenigstens eine eine Honigwabenstruktur aufweist.
Stand der Technik
Um den Wirkungsgrad axial durchströmter Strömungsmaschinen, wie Verdichtereinheiten und insbesondere Gasturbinenanlagen zu steigern, ist man bemüht, jegliche im Strömungsweg der Maschinen auftretende Verlustmechanismen zu reduzieren oder falls möglich vollständig zu unterdrücken. Dies gilt insbesondere für den Zwischenspalt, der sich unvermeidbar zwischen den rotierenden und stationären Anlagenkomponenten ergibt, durch den verlustbehaftete Leckageströme hindurchtreten, die nicht zur gewünschten Energieumwandlung innerhalb der Stromungsrotationsmaschine beitragen. Um das Durchströmen dieser unvermeidbar vorhandenen Zwischenspalte für die durch die Stromungsrotationsmaschine axial hindurchtretenden dampf- oder gasförmigen Massenströme zusätzlich zu erschweren, werden in an sich bekannter Weise Labyrinthdichtungen, rippen-, stufen- oder wabenförmige Strukturen in den Zwischenspalt eingebracht, durch die der Strömungswiderstand innerhalb der Dichtspalte weiter vergrößert und der Anteil der Leckageströme erheblich vermindert werden kann.
Da Strömungsrotationsmaschinen im Betrieb wechselnden und je nach Bauteil unterschiedlichen Temperaturen unterworfen sind, ergeben sich in den einzelnen rotierenden und stationären Komponenten unterschiedliche Dehnungsmaße, die zusätzlich durch den Einsatz unterschiedlicher Materialien, je nach Funktion des Bauteiles, beeinflusst werden. Um dennoch einen weitgehenden Freilauf zwischen den rotierenden und stationären Komponenten, unabhängig in welchem Betriebszustand sich die Stromungsrotationsmaschine befindet, garantieren zu können, wird die Stromungsrotationsmaschine derart ausgelegt, dass sie mit einem sogenannten "Kaltspiel" zusammengebaut wird, d.h. die rotierenden Komponenten sind von den stationären Komponenten der Stromungsrotationsmaschine im kalten Zustand der Maschine gerade so weit voneinander beabstandet, dass ihr gegenseitiger Abstand im Nennbetriebspunkt der Stromungsrotationsmaschine möglichst nahe Null ist. Die genaue Berechnung des Kaltspieles erweist sich jedoch als sehr kompliziert und als eher unzuverlässig, zumal die thermischen Ausdehnungseigenschaften der den Zwischenspalt begrenzenden Anlagenkomponenten nicht genau genug definierbar bzw. bekannt sind. Aus diesem Grunde werden bei der Auslegung des Kaltspieles geeignete Sicherheitsreserven vorgesehen, die jedoch, möchte man jegliche Berührungen zwischen rotierenden und stationären Komponenten innerhalb der Stromungsrotationsmaschine vermeiden, auch im Nennbetriebspunkt zu unbefriedigenden Zwischenspalten führen, durch die erhebliche Leckageverluste auftreten. Andererseits - und dies ist in der heutigen Praxis beim Bau derartiger Strömungsrotationsmaschinen üblich - wird in Kauf genommen, dass die rotierenden Komponenten im Nennbetriebspunkt in einen schleifenden Eingriff mit den stationären Komponenten gelangen. Hierzu sind an den sich unmittelbar gegenüberliegenden Flächenabschnitten der rotierenden und stationären Komponenten Dichtungsstrukturen vorgesehen, von denen eine als Reibpartner ausgebildet ist und daher nachgiebig oder abreibbar (abradable) ausgeführt ist. Derartig aufgebaute klassische Dichtungssysteme weisen als nachgiebig oder abreibbare Reibpartner Dichtstreifen, honigwabenartig ausgebildete Bleche oder abreibbare Schichten, die beispielsweise im Wege des Flammspritzens auf den jeweiligen Flächenabschnitt aufbringbar sind, auf. Die andere, der dem vorstehend genannten Reibpartner gegenüberliegende Seite ist entweder als glatte Wand oder als eine Oberfläche mit Rippen ausgebildet, die in den entsprechenden gegenüberliegenden Reibpartner eingreifen und diesen lokal abträgt.
Von besonderem Interesse unter den vorstehend genannten Reibpartnern sind die als honigwabenförmig strukturierten Dichtstrukturen zu nennen, die in an sich bekannter Weise aus entsprechend verformten Flachblechmaterialien hergestellt sind und mittels geeigneter Löt- oder Schweisstechnik an die aus Metall bestehenden Flächenabschnitte fest verfügt werden. Nachteilig bei diesen aus Blech oder Metall gefertigten Honigwabenstrukturen ist ihre nur begrenzte Oxidationsbeständigkeit, wodurch sie bei Betriebstemperaturen von mehr als 1000 °C regelrecht verbrennen und auf diese Weise vollständig verlorengehen.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Dichtspaltreduzierung zwischen einer rotierenden und einer stationären Komponente innerhalb einer axial durchströmten Stromungsrotationsmaschine, in der die rotierende Komponente und die stationäre Komponente jeweils einen Flächenabschnitt aufweisen, die durch einen Dichtspalt getrennt angeordnet sind und auf wenigstens einen der beiden Flächenabschnitten Dichtungsstrukturen vorsehen, von denen eine eine Honigwabenstruktur aufweist, derart auszubilden, dass trotz Verwendung einer als Honigwabenstruktur ausgebildeten Dichtungsstruktur Betriebstemperaturen der Stromungsrotationsmaschine von mehr als 1000° C erreichbar sind, ohne dass die Honigwabenstruktur Schaden erleidet. Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung gemäß des Oberbegriffes des Anspruches 1 derart ausgebildet, dass die als Honigwabenstruktur ausgebildete Dichtungsstruktur aus keramischen Material gefertigt ist und mit dem Flächenabschnitt der rotierenden Komponente oder mit dem Flächenabschnitt der stationären Komponente fest verfügt ist.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die aus der Katalysatortechnik bekannten keramischen Wabenkörper gezielt als Dichtungsstrukturen innerhalb von Strömungsrotationsmaschinen, insbesondere Gasturbinen, einzusetzen und diese mittels geeigneter Fügetechniken an die üblicherweise aus Metall bestehenden Flächenabschnitte der jeweiligen rotierenden bzw. stationären Komponenten der Stromungsrotationsmaschine dauerhaft fest zu verfügen.
Insbesondere gilt es beispielsweise das Deckband einer Turbinenlaufschaufel bzw. einer Turbinenleitschaufel oder aber auch die Oberfläche eines Wärmestausegmentes (heat shield) oder entsprechende, einen Dichtspalt begrenzende Oberflächenbereiche innerhalb einer axial durchströmten Stromungsrotationsmaschine mit einer keramischen Honigwabenstruktur möglichst flächendeckend innig fest zu verbinden, so dass nicht nur die keramische Honigwabenstruktur den überaus hohen Betriebstemperaturen von über 1000° C widerstehen kann, sondern insbesondere auch die Fügeverbindung, mit der die Honigwabenstruktur mit ihrem jeweiligen metallischen Untergrund verfügt ist. Als Fügetechnik eignet sich vorzugsweise eine Lötverbindung unter Verwendung sogenannter Aktivlote, beispielsweise sei in diesem Zusammenhang AM 900 + NiTi25 genannt, doch eignen sich auch weitere, in der Literatur bekannte Aktivlote, die Metall-Keramikverbindungen ermöglichen. Die üblicherweise im Wege eines Extrudier- bzw. Strangpressverfahrens herstellbaren keramischen Honigwabenstrukturen mit üblicherweise Wandstärken von Zehntel Millimetern und darunter können bevorzugt als keramische Honigwabenplatten gefertigt werden, mit einer Plattendicke im Millimeterbereich bis mehrere zehn Millimeter. Derartige Honigwabenplatten können durch geeignete formgebende Verfahren an die jeweilige, individuelle Form des Flächenabschnittes beispielsweise auf das Deckband einer Lauf- oder Leitschaufel zugeschnitten werden. Neben der nahezu beliebigen Ausgestaltungsmöglichkeit bezüglich der Dicke und Form der Honigwabenstruktur verfügt das keramische Material je nach Herstellungsprozess über eine gewünschte Porosität und Dichte, wodurch die Abreibbarkeit (abradability) sowie ihre Abschleifwirkung (abrasivness) in weiten Bereichen variabel eingestellt werden kann. Je nach Einsatzzweck lässt sich somit die aus keramischen Material gefertigte Honigwabenstruktur als abrasives Element oder als abreibbare Materialschicht ausführen.
Besonders bevorzugte keramische Materialien stellen in diesem Zusammenhang reaktionsgebundenes Siliziumnitrit oder Siliziumcarbid dar. Selbstverständlich können auch weitere, literaturbekannte keramische Materialverbindungen, die zur Herstellung vorstehend genannter Honigwabenstrukturen geeignet sind und darüber hinaus über eine Oxidationsbeständigkeit auch bei Temperaturen von über 1000° C aufweisen, verwendet werden.
Neben der bereits vorstehend genannten Möglichkeit der Verbindung der keramischen Wabenstruktur mit Hilfe von Aktivloten ist es vorzugsweise auch möglich, zwischen dem jeweiligen metallischen Flächenabschnitt und der keramischen Honigwabenstruktur eine elastisch oder plastisch verformbare Zwischenschicht vorzusehen, die zudem zur Kompensation unterschiedlicher thermischer Ausdehnungseigenschaften zwischen dem metallischen Flächenabschnitt und der keramischen Honigwabenstruktur dient. Besonders geeignet sind hierzu Schichten bestehend aus MCrAIY, die im Wege der Flammspritztechnik mit einer gewünschten Porosität und Dichte, je nach eingestelltem Spritzparameter, direkt auf den metallischen Flächenabschnitt der jeweiligen Komponente der Stromungsrotationsmaschine aufgetragen werden kann. Auch eignen sich Sintermetalle oder geeignet gewählte Metallschäume als entsprechende Zwischenschichten. Die Verbindung zwischen der aus keramischem Material bestehenden Honigwabenstruktur und der Zwischenschicht erfolgt ebenfalls mit Hilfe geeigneter Löt- bzw. Schweisstechniken, vorzugsweise unter Verwendung von Aktivloten.
Aufgrund der komfortablen Verarbeitungsmöglichkeit der mit Hilfe aus der Katalysatortechnik bekannten Herstellverfahren gewonnenen keramischen Honigwabenstruktur kann diese in beliebige flächige Segmente unterteilt und mosaikartig auf einen zu belegenden Flächenabschnitt zusammengefügt werden. Hierzu dienen vorzugsweise mechanische Befestigungsmittel, wie sie beispielsweise aus der in der Raumfahrt bekannten Kacheltechnik bekannt sind. Auch ist die Verwendung hochtemperaturbeständiger Adhäsivkiebemittel als Fügemittel denkbar.
Um die thermische Belastbarkeit vorstehend genannter keramischer Honigwabenstrukturen im Einsatz als Dichtungsstrukturen innerhalb von Strömungsrotationsmaschinen weiter zu verbessern, sind vorzugsweise die mit den Honigwabenstrukturen verbundenen stationären oder rotierenden Komponenten mit Kühlkanälen durchsetzt, die an der Oberfläche des Flächenabschnittes enden, auf dem sich die entsprechende keramische Honigwabenstruktur befindet. Sieht man, wie vorstehend bereits erläutert, zwischen dem metallischen Flächenabschnitt und der keramischen Honigwabenstruktur eine vorzugsweise poröse Zwischenschicht vor, so vermag diese die von Seiten der Komponente aus dem Kühlkanal austretende Kühlluft aufgrund ihrer porösen Schichtstruktur flächig zu verteilen, so dass eine Vielzahl angrenzender, kanalartig ausgebildeter Honigwabenkörper mit Kühlluft versorgt werden kann. Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 photographische Darstellung einer aus keramischem Material gefertigten Honigwabenstruktur,
Fig. 2 photographische Darstellung einer Honigwabenstruktur auf einer
Laufschaufel,
Fig. 3 photographische Darstellung einer Honigwabenstruktur auf dem
Deckband einer Leitschaufel,
Fig. 4 schematische Darstellung einer Honigwabenstruktur,
Fig. 5,6 schematisierter Querschnitt durch eine mit einer
Honigwabenstruktur versehene, rotierende oder stationäre Komponente mit Kühlkanälen, und
Fig. 7 segmentierte Honigwabenstrukturen mit mechanischen
Befestigungshilfen.
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
In Fig. 1 ist eine photographische Abbildung einer flächig ausgebildeten keramischen Honigwabenstruktur 1 dargestellt, die typischerweise eine Honigwabenstrukturdicke d zwischen 3 und 15 mm aufweist. Die keramische Honigwabenstruktur 1 ist im Wege eines an sich bekannten Extrudier- bzw. Strangpressverfahren aus Siliziumnitrit hergestellt und mit Hilfe eines geeigneten Schnittverfahrens in eine plattenförmige Form überführt worden. Sowohl die Dicke d als auch die äußere Form der Honigwabenstruktur lassen sich nahezu beliebig wählen, um sie beispielsweise mit der Deckfläche 3 einer Turbinenlaufschaufel 2 gemäß Fig. 2 zu verbinden. Hierbei weist die Honigwabenstruktur 1 eine profilförmige Kontur auf, die bündig am Ende der Turbinenlaufschaufel 2 mittels Lötverbindung unter Verwendung eines Aktivlotes mit der Laufschaufel fest und innig verbunden ist.
Fig. 3 zeigt eine auf dem Deckband einer Turbinenleitschaufel 4 verfügten Honigwabenstruktur 1 , die in diesem Falle einen quadratischen Umriss aufweist.
In Fig. 4 ist eine Querschnittsdarstellung durch eine rotierende oder stationäre Komponente 5 (die sowohl als „heatshield", Leitschaufel oder Laufschaufel ausgebildet sein kann) dargestellt, auf deren Flächenabschnitt 6, der der Oberfläche eines Deckbandes entspricht, eine Zwischenschicht 7, vorzugsweise bestehend aus einem porösen MCrAlY-Material aufgebracht ist. Auf der Zwischenschicht 7 befindet sich die aus keramischem Material gefertigte Honigwabenstruktur 1 , die im übrigen mit Hilfe einer Aktivlot-Verbindung mit der Zwischenschicht 7 verfügt ist. Mittig im Inneren der Komponente 5 sind Kühlkanäle 8 vorgesehen, die für eine Kühlluftzufuhr an der Unterseite der Zwischenschicht 7 sorgen, die aufgrund ihrer Porosität die Kühlluft möglichst lokal flächig verteilt an die aus keramischem Material gefertigte Honigwabenstruktur 1 weiterleitet. Auf diese Weise wird die Honigwabenstruktur 1 wirkungsvoll gekühlt, wodurch die Temperaturbeständigkeit bzw. Oxidationsbeständigkeit der Honigwabenstruktur 1 weiter verbessert wird.
Ferner dient die Zwischenschicht 7 aufgrund ihrer innewohnenden Porosität und der damit bedingten Eigenelastizität als Kompensationsschicht gegenüber dem Auftreten innerer mechanischer Spannungen, die durch unterschiedliche thermische Ausdehnungseigenschaften sowohl der aus Metall gefertigten Komponente 5 als auch der aus keramischem Material gefertigten Honigwabenstruktur 1 herrühren.
Alternativ zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform weist die in Fig. 5 abgebildete Komponente 5 eine feingliedhg strukturierte Oberfläche 6 auf, auf der die Honigwabenstruktur 1 direkt aufliegt und mit dieser verfügt ist. Etwaige unterschiedliche Materialausdehnungserscheinungen vermag die feingliedrige Strukturierung aufzunehmen, ohne dabei mechanische Materialverspannungen, insbesondere innerhalb der Honigwabenstruktur 1 , hervorzurufen. Auch die feingliedrigen Strukturen auf dem Flächenabschnitt 6 der Komponente 5 vermögen die über Kühlluftkanäle 8 zugeführte Kühlluft lokal großflächig unter der Honigwabenstruktur 1 zu verteilen, um diese wirkungsvoll zu kühlen.
Schließlich ist in Fig. 6 eine Draufsicht auf segmentierte Honigwabenstrukturen 1 dargestellt, die über mechanische Befestigungshilfen 9 mit dem Flächenabschnitt, auf dem die segmentierten Honigwabenstrukturen 1 aufliegen, verbunden sind. Die Verbindungsweise ist der aus der Weltraumtechnik bekannten Kacheltechnik entliehen, durch die die einzelnen segmentierten Honigwabenstrukturen relativ beweglich zueinander mit dem entsprechenden Flächenabschnitt verfügt sind.
In Figur 7 ist ein Querschnitt durch eine aus der Kacheltechnik bekannte Verbindungsstruktur zwischen einer segmentierten Honigwabenstruktur 1 und der Oberfläche 6 einer Komponente 5 dargestellt. Mit Hilfe eines gewellten Befestigungsdrahtes 10, der in eine in der Honigwabenstruktur 1 vorgesehene Befestigungsnut eingreift, ist eine lösbar-feste Fügeverbindung zwischen der Honigwabenstruktur 1 und der Komponente 5 realisierbar.
Bezugszeichenliste
Honigwabenstruktur Laufschaufel Deckband Leitschaufel Stationäre oder rotierende Komponente Flächenabschnitt, Oberfläche Zwischenschicht Kühlkanal Mechanisches Befestigungsmittel Befestigungsdraht

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Dichtspaltreduzierung zwischen einer rotierenden und einer stationären Komponente (5) innerhalb einer axial durchströmten Stromungsrotationsmaschine, in der die rotierende und die stationäre Komponente (5) jeweils einen Flächenabschnitt (6) aufweisen, die durch einen Dichtspalt getrennt angeordnet sind und auf wenigstens einen der beiden Flächenabschnitten Dichtungsstrukturen vorsehen, von denen eine eine Honigwabenstruktur (1 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die als Honigwabenstruktur (1 ) ausgebildete Dichtungsstruktur aus keramischem Material gefertigt ist und mit dem Flächenabschnitt (6) der rotierenden Komponente (5, 2) oder mit dem Flächenabschnitt (6) der stationären Komponente (5, 4) fest verfügt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet' dass das keramische Material bei Temperaturen über 1000°C oxidationsbeständig ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Honigwabenstruktur (1) flächig mit der rotierenden und/oder stationären Komponente (5) verfügt ist und eine Vielzahl zumindest einseitig offen ausgebildete Honigwabenkörper aufweist, deren offene Seiten zum Dichtspalt gerichtet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenabschnitt (6) der rotierenden Komponente (5, 2) oder der Flächenabschnitt (6) der stationären Komponente (5, 4) aus Metall besteht, auf die die Honigwabenstruktur (1) unmittelbar mittels Aktiviot fest verfügbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Honigwabenstruktur (1 ) auf einer elastisch oder plastisch verformbaren Zwischenschicht (7) aufgebracht ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (7) aus porösem Material des MCrAlY-Typs besteht, mit M für ein Element der Gruppe bestehend aus Fe, Co und Ni.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Honigwabenstruktur (1 ) selbst abschleifbar bzw. abbreibbar oder als abrasives Element ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Honigwabenstruktur (1 ) segmentiert ist und die segmentierten Honigwabenstrukturteile mittels mechanischer oder adhäsiv wirkender Befestigungsmittel (9) am Flächenabschnitt (6) der rotierenden Komponente (5, 2) oder am Flächenabschnitt (6) der stationären Komponente (5, 4) befestigbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Material reaktionsgebundenes Siliziumnitrid oder Siliziumkarbid ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass von Seiten der rotierenden oder stationären Komponente (5) die Honigwabenstruktur (1 ) über wenigstens einen Kühlkanal (8) mit Kühlluft versorgbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenabschnitt (6) der rotierenden Komponente (5, 2) und/oder der stationären Komponente (5, 4) eine feinstrukturierte Oberfläche (6) aufweist, auf der die Honigwabenstruktur (1 ) fest verfügbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Komponente eine Laufschaufel (2) oder eine Rotoranordnung und die stationäre Komponente eine Leitschaufel (4), ein Hitzeschild oder ein Gehäuseteil der Stromungsrotationsmaschine ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromungsrotationsmaschine eine Verdichtereinheit oder eine Gasturbine ist.
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