WO2016050642A1 - Anordnung zum abdichten des spaltes zwischen zwei segmenten eines leitschaufelrings - Google Patents

Anordnung zum abdichten des spaltes zwischen zwei segmenten eines leitschaufelrings Download PDF

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WO2016050642A1
WO2016050642A1 PCT/EP2015/072115 EP2015072115W WO2016050642A1 WO 2016050642 A1 WO2016050642 A1 WO 2016050642A1 EP 2015072115 W EP2015072115 W EP 2015072115W WO 2016050642 A1 WO2016050642 A1 WO 2016050642A1
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WO
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ring segments
sealing
arcuate
compressor
seal member
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/072115
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French (fr)
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Francois Benkler
Achim Schirrmacher
Hubertus Michael Wigger
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/003—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by packing rings; Mechanical seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/90—Coating; Surface treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/11—Shroud seal segments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/80—Platforms for stationary or moving blades

Definitions

  • the invention relates to a connection arrangement of a compressor vanes equipped with a plurality of vanes of a compressor of at least two bo ⁇ genförmigen ring segments of the compressor and a sealing device for sealing a Dehnungsfu ⁇ ge formed by two of the at least arcuate ring segments ge.
  • the invention further relates to a turbine or a compressor with at least one compressor guide disk enclosing at least two ring segments.
  • a gas turbine essentially consists of a compressor device, a combustion chamber device and the actual turbine device.
  • the compressor means By means of the compressor means is compressed from the ambient air sucked in and then fed to the Brennschein ⁇ direction in which an admixed to the compressed air fuel (fuel gas) is combusted under similar pressure conditions as in the compressor means as an air-fuel mixture.
  • this air-fuel mixture is expanded in the turbine device while performing work to ambient pressure.
  • the compressor device comprises, inter alia, a stator blade unit and a rotor blade unit, the Stalt a disc-shaped Ver Whyrleitification out ⁇ led blade unit a plurality of guide vanes includes fully, which at their respective Leitschaufel hypochloric acid (SaCl) and at their respective radially outer vane ends by means of a corresponding radially outer angeord ⁇ Neten outer ring in the compressor device are fixed.
  • the inner ring here consists of two ring parts which serve to define holding elements of the individual guide vanes which are pronounced on the respective guide blade root, the two ring parts being designed such that they firmly surround these holding elements. As a rule, these ring parts are welded together.
  • the disk-type compressor guide disk can be composed of different numbers of arc-shaped ring segments arranged around the rotor axis, wherein a division of the compressor disk into at least two halves is required in order to be able to carry out maintenance measures, for example.
  • the individual arcuate ring segments are on
  • Interfaces fixed to each other these interfaces must also be sealed in order to separate consecutively connected compressor stages on the inner ring better from each other.
  • an expansion joint is provided in order to compensate for thermally induced expansion differences with respect to the individual arcuate ring segments, with different connection variations exist with respect to the interfaces.
  • a first connection variant provides that two arc-shaped ring segments, which are directly adjacent to one another in the circumferential direction, form the disk-like ring segments.
  • Built Leitschaufelaji are fixed to each other at their common interface by a feather key, but in this first interface variant, a sealing effect by means of such feather key connection is hardly realized appreciably.
  • Another variant provides a compound Vernierungsanord ⁇ voltage at which the mutually facing end faces of the two in the circumferential direction immediately zueinan- the adjacent arcuate ring segments each have a
  • the teeth can engage in each other to fix the arcuate ring segments to each other.
  • a better sealing of the compressor stages connected in series can be achieved on the inner ring.
  • a further connection variant also provides a sealing device with a cross-sealing sheet with at least two intersecting and intermeshing sealing sheet metal elements, which lie in grooves located on the arcuate ring segments.
  • Such cross sealing plates fixed on the one hand the arcuate Ringseg ⁇ elements to each other and seal the other hand, the expansion gap between said arcuate ring segments thoroughly.
  • the object of the invention is a compound of arrangement of a plurality of vanes equipped with a comparison dichterleitin a compressor of at least two of ⁇ each arcuate ring segments of the
  • Ver emphasizerleitility and a sealing device for sealing a formed by two of the at least arcuate ring segments expansion joint the sealing element has a main direction of extension in the radial direction of the compressor and a transverse axis in the circumferential direction and is rigidly formed and coupled to the relevant ⁇ the ring segments, that these ring segments interact with each other ⁇ .
  • the sealing device of the present connection arrangement according to the invention comprises only a single seal ⁇ element per expansion joint, the Dichtungsseinrich ⁇ device very easy.
  • all the previously provided sealing plates of such a generic sealing device have been eliminated, except for the present single sealing plate of the sealing device. Accordingly, it is easy to install, low maintenance and less prone to damage.
  • the only seal element may be designed in many ways, but so rigid and inflexible configured and coupled to the ring segments that interact with these ring segments MITEI ⁇ Nander. Under the rigid, interactive coupling is understood that displacements of one of the two ring segments at least partially, in particular largely transferred to the other of the two ring segments. This improves the life of the sealing device and improves the structural mechanical integrity of the compressor guide disk.
  • the sealing device has only a single main extension direction in which the long side of the sealing element extends.
  • a known cross-sealing plate has at least two main directions of extension extending perpendicular to one another, namely a first main extension direction of a first seal plate and at least one further main extension direction of at least one further seal plate. It is therefore essential that the present single seal ⁇ element transverse to the circumferential direction of a single Kleinerstre ⁇ ckungsraum which as the main extension direction of the sealing member in the radial direction
  • Compressor guide shows.
  • main extension direction in the sense of the invention describes the direction in which the component, that is the sealing device or the sealing element, extends the longest.
  • upstream and downstream refer to a medium to be compressed, which with the
  • Compressor baffle equipped compressor flows through.
  • connection arrangement can be realized particularly simply if two directly adjacent zende ring segments per expansion joint by means of the single sealing element are operatively connected to each other.
  • the sealing element provided here not only serves for the actual sealing on the compressor guide disk, but it can also serve for a simple positioning of directly two opposite ends of two ring segments. In this respect, simplified by the single sealing element of the present sealing device also the assembly of the individual ring segments to the compressor guide.
  • the single sealing element is arranged with its longitudinal extension of a radially further inwardly disposed inside of one of the arcuate ring segments to a radially further outside arranged outside of this arcuate ring segment extending to the ring segments.
  • an inner region (inner side) of the arcuate annular segment radially on the inside adjoins a
  • the present sealing element can be un ⁇ different types.
  • the single seal element comprises a single sealing plate member so that it can be welded to one of the arcuate ring segments, for example, easy when this purpose is used ⁇ Lich.
  • a particularly preferred embodiment of the connects provides dung arrangement, that the sealing device only has a single sealing member-receiving groove in a transversely arranged to the circumferential direction of the arcuate ring segment end face of this arc-shaped Ringseg ⁇ ments, whereby the structural design in particular of the ring segments further simplified.
  • front side here describes an end of the bo ⁇ genförmigen ring segment, which extends substantially transversely to the circumferential direction of this arcuate ring segment, wherein in the assembled state of the Ver Whyrleitusion two end faces of two arcuate ring segments directly opposite and are operatively connected to the single sealing element can advantageously developed ⁇ the when the seal means comprises two opposing sealing element receiving grooves for receiving the single seal member comprises respectively.
  • the single seal member can be mounted very securely to two immediacy ⁇ bar adjacent arcuate ring segments, if the only sealing member, each having a Sealing member receiving groove of two arcu ⁇ ger ring segments is arranged interactively.
  • the present connecting device can be simplified in construction, if an arcuate ring segment ⁇ least Wenig has two ring parts, and wherein a Dichtungsele- Ment-receiving groove for receiving the single sealing element is arranged only in one of the at least two ring parts.
  • the object of the invention is also achieved by a turbine or a compressor with at least one compressor guide disc comprising at least two ring segments, wherein the compressor guide disc has a connection arrangement according to one of the features described here.
  • a turbine equipped in this way or a corresponding compressor can hereby be made simpler overall and are also less maintenance-intensive.
  • connection arrangement with only a single transverse to the circumferential direction of a Ver emphasizerleitulation extending sealing element is explained with reference to the accompanying schematic drawing.
  • the single figure shows schematically a perspective partial view of a connection arrangement according to the invention.
  • the compressor baffle 2 consists essentially of an inner ring 3, an outer ring (not shown) and a plurality of vanes (not shown) supported by the inner ring 3 and the outer ring.
  • This inner ring 3 is composed of a plurality of arcuate ring segments 4 (not shown by way of example), wherein at least two such arcuate ring segments 4 are arranged with ih ⁇ ren ends 5 opposite one another such that there is an expansion joint 6 between these ends 5, che should always be well sealed in order to operate the compaction ⁇ ter or the turbine as effectively as possible.
  • each arcuate annular segment 4 each form an end face 7 of the arcuate annular segment 4, wherein the end face 7 is arranged transversely to the circumferential direction 8 of the arcuate annular segment 4 and hereby the Ver ⁇ dichterleitusion 2.
  • the circumferential direction 8 coincides here with the ring segment longitudinal extension 9.
  • connection arrangement 1 comprises two arcuate ring segments 4.
  • connection arrangement 1 also comprises a sealing device 10 in order to be able to seal this expansion joint 6 as well as possible.
  • This sealing means 10 comprises according to the invention depending Deh ⁇ voltage gap, however, only a single transverse to the circumferential direction 8 of the Verêtrleitsay 2, and thus with its main extension direction in the radial direction
  • Ver Whyrleitis 2 extending sealing element 11.
  • the transverse axis of the sealing element 11 extends in the circumferential direction 8.
  • This sealing element 11 extends in this case with its longitudinal extension 12 from a radially inner side 13 of the arcuate annular segment 4 to a radially outer side 14 of the arcuate annular segment 4, or vice versa, so that the single sealing device 10 or the single sealing element 11 has only one common main extension direction 15.
  • each connection assembly 1 of the Ver Whyrleitis 2 only a single only one Schoerstre ⁇ ckungscardi 15 having seal means 10 so that two directly adjacent arcuate ring segments 4 per expansion joint 6 are also operatively connected to each other only by means of the einzi ⁇ conditions in the main extension direction 15 mainly extending seal member 11.
  • the sealing device 10 or the single sealing element 11 are structurally simply embodied by a single sealing plate element 16.
  • the sealing device 10 is still characterized by a single sealing element-receiving groove 20 per end face 7 of the arcuate annular segment 4.
  • connection assembly 1 only two such sealing element receiving grooves 20 are provided per connection assembly 1, namely one at the opposite ends 5 of two immediately adjacent arranged arcuate ring segments 4.
  • the only sealing element receiving groove 20 extends continuously from the inside 14 to the Outside 15, that it is interrupted by no further groove.
  • the only seal member 11 is arranged in an interacting in each egg ⁇ ner seal member receiving groove 20 of two ring segments.
  • the structural implementation of the present connection arrangement 1 is further simplified in that only one of the two ring parts 21 and 22, of which each one Ringseg ⁇ ment 4 consists per end face 7 only a single such sealing element receiving groove 20.
  • the single sealing element receiving groove 20 is in this case bounded by the two ring parts 21 and 22.
  • this single sealing element receptacle ⁇ menut 20 and the single sealing element 11 and thus also the entire sealing device 10 extends only parallel to the respective planar side surfaces 23 and 24, of which the side surface 23 is disposed upstream of the side surface 24 of the respective ring segment so that the sealing device

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung (1) einer mit einer Vielzahl an Leitschaufeln ausgerüsteten Verdichterleitscheibe (2) eines Verdichters aus wenigstens zwei bogenförmigen Ringsegmenten (4) der Verdichterleitscheibe (2) und aus einer Dichtungseinrichtung (10) zum Abdichten einer durch zwei der bogenförmigen Ringsegmente (4) gebildeten Dehnungsfuge (6), wobei wobei je Dehnungsfuge die betreffende Dichtungseinrichtung (10) lediglich ein einziges Dichtungselement (11) aufweist, wobei das Dichtungselement (11) eine Haupterstreckungsrichtung, die sich in Radialrichtung der Verdichterleitscheibe (2), und eine Querachse aufweist, die sich in Umfangsrichtung (8) erstreckt, und wobei das Dichtungselement (11) derart starr ausgebildet und mit den betreffenden Ringsegmenten (4) gekoppelt ist, dass diese Ringsegmente (4) miteinander wechselwirken.

Description

Beschreibung
ANORDNUNG ZUM ABDICHTEN DES SPALTES ZWISCHEN ZWEI SEGMENTEN EINES LEITSCHAUFELRINGS
Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung einer mit einer Vielzahl an Leitschaufeln ausgerüsteten Verdichterleitscheibe eines Verdichters aus wenigstens zwei miteinander bo¬ genförmigen Ringsegmenten der Verdichterleitscheibe und aus einer Dichtungseinrichtung zum Abdichten einer durch zwei der wenigstens bogenförmigen Ringsegmente gebildeten Dehnungsfu¬ ge .
Die Erfindung betrifft ferner eine Turbine oder einen Verdichter mit mindestens einer wenigstens zwei Ringsegmente um¬ fassenden Verdichterleitscheibe.
Aus dem Stand der Technik sind im Zusammenhang mit Turbinen oder Verdichtern gattungsgemäße Verbindungsanordnungen bekannt .
Nur zum Beispiel besteht eine Gasturbine im Wesentlichen aus einer Verdichtereinrichtung, einer Brennkammereinrichtung und der eigentlichen Turbineneinrichtung.
Mittels der Verdichtereinrichtung wird aus der Umgebung angesaugte Luft komprimiert und anschließend der Brennkammerein¬ richtung zugeführt, in welcher ein der komprimierten Luft beigemischter Brennstoff (Brenngas) unter ähnlichen Druckverhältnissen wie in der Verdichtereinrichtung als Luft-Brennstoff-Gemisch verbrannt wird.
Daran anschließend wird dieses Luft-Brennstoff-Gemisch in der Turbineneinrichtung unter Verrichtung von Arbeit auf Umgebungsdruck entspannt.
Die Verdichtereinrichtung weist unter anderem eine Leitschaufeleinheit und eine LaufSchaufeleinheit auf, wobei die in Ge- stalt einer scheibenförmigen Verdichterleitscheibe ausge¬ führte Leitschaufeleinheit eine Vielzahl an Leitschaufeln um- fasst, welche an ihren jeweiligen Leitschaufelfüßen mittels eines radial weiter innen angeordneten Innenrings und an ih- ren jeweiligen radial weiter außen liegenden Leitschaufelenden mittels eines entsprechend radial weiter außen angeord¬ neten Außenring in der Verdichtereinrichtung festgelegt sind.
Insbesondere der Innenring besteht hierbei aus zwei Ringtei- len, welche zum Festlegen von an dem jeweiligen Leitschaufelfuß ausgeprägten Halteelementen der einzelnen Leitschaufeln dienen, wobei die zwei Ringteile derart konzipiert sind, dass sie diese Halteelemente fest umschließen. In der Regel sind diese Ringteile miteinander verschweißt.
Die scheibenartig aufgebaute Verdichterleitscheibe kann je nach Auslegung in Umfangsrichtung aus unterschiedlich vielen um die Rotorachse herum angeordneten bogenförmigen Ringsegmenten zusammengesetzt sein, wobei eine Teilung der Verdich- terleitscheibe in mindestens zwei Hälften erforderlich ist, um beispielsweise Wartungsmaßnahmen durchführen zu können.
Dabei sind die einzelnen bogenförmigen Ringsegmente an
Schnittstellen untereinander fixiert, wobei diese Schnitt- stellen auch abgedichtet werden müssen, um hintereinander geschaltete Verdichterstufen am Innenring besser voneinander trennen zu können.
Zwischen den einzelnen bogenförmigen Ringsegmenten, also an den Schnittstellen, ist jeweils eine Dehnungsfuge vorzusehen, um thermisch bedingte Ausdehnungsunterschiede bezüglich der einzelnen bogenförmigen Ringsegmente ausgleichen zu können, wobei hinsichtlich der Schnittstellen unterschiedliche Verbindungsvariationen existieren.
Beispielsweise sieht eine erste Verbindungsvariante vor, dass zwei in Umfangsrichtung gesehen unmittelbar zueinander benachbarte bogenförmige Ringsegmente der scheibenartig aufge- bauten Leitschaufeleinheit an ihrer gemeinsamen Schnittstelle durch eine Passfederverbindung miteinander fixiert sind, wobei jedoch bei dieser ersten Schnittstellenvariante eine Dichtwirkung mittels einer derartigen Passfederverbindung kaum nennenswert realisierbar ist.
Eine andere Verbindungsvariante sieht eine Verzahnungsanord¬ nung vor, bei welcher die aufeinander zu weisenden Stirnflächen der zwei in Umfangsrichtung gesehen unmittelbar zueinan- der benachbarten bogenförmigen Ringsegmente jeweils eine
Zahnreihe aufweisen, deren Zähne ineinander greifen können, um die bogenförmigen Ringsegmente zueinander zu fixieren. Durch diese Verzahnung kann am Innenring eine bessere Abdichtung der hintereinander geschalteten Verdichterstufen er- reicht werden.
Eine weitere Verbindungsvariante sieht noch eine Dichtungs¬ einrichtung mit einem Kreuzdichtblech mit mindestens zwei sich überkreuzenden und dabei ineinandergreifenden Dichtungs- blechelementen vor, welche dabei in an den bogenförmigen Ringsegmenten befindlichen Nuten liegen. Derartige Kreuzdichtbleche fixieren einerseits die bogenförmigen Ringseg¬ mente zueinander und dichten andererseits die Dehnungsfuge zwischen diesen bogenförmigen Ringsegmenten gut ab.
Nachteilig ist es, dass die Dichtungseinrichtungen bei bisher bekannten Verbindungsanordnungen oftmals aufwändig konstruiert somit auch damit auch ausfallanfällig gebaut sind. Fer¬ ner erweisen sich Dichtungseinrichtungen mit zwischen den bo- genförmigen Ringsegmenten angeordneten aus zwei Blechelementen zusammensetzenden Kreuzdichtblechen als teuer, schwer zu konstruieren und zu montieren.
Weiter ist es beispielsweise aus der FR 2998610 AI bekannt, den Spalt zwischen zwei benachbarten Turbinenschaufeln abzudichten, um eine Leckage aus einem Strömungspfad in einen da¬ von abgetrennten Rückraum zu verhindern. Eine dazu vergleichbare Abdichtung geht aus der EP 0 911 490 A2 hervor, wobei die beiden bekannten Dichtungen die Bewegungen der den Spalt begrenzenden Bauteile kompensieren bzw. ermöglichen.
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, gattungsgemäße Verbin- dungsanordnungen weiterzuentwickeln, um zumindest die vorstehend genannten Nachteile zu überwinden.
Die Aufgabe der Erfindung wird von einer Verbindungsanordnung einer mit einer Vielzahl an Leitschaufeln ausgerüsteten Ver- dichterleitscheibe eines Verdichters aus wenigstens zwei mit¬ einander bogenförmigen Ringsegmenten der
Verdichterleitscheibe und aus einer Dichtungseinrichtung zum Abdichten einer durch zwei der wenigstens bogenförmigen Ringsegmente gebildeten Dehnungsfuge gelöst, wobei das Dichtungs- element eine Haupterstreckungsrichtung in Radialrichtung der Verdichterleitscheibe und eine Querachse in Umfangsrichtung aufweist und derart starr ausgebildet und mit den betreffen¬ den Ringsegmenten gekoppelt ist, dass diese Ringsegmente mit¬ einander wechselwirken.
Dadurch, dass die Dichtungseinrichtung der vorliegenden Verbindungsanordnung erfindungsgemäß nur ein einziges Dichtungs¬ element je Dehnungsfuge umfasst, baut die Dichtungseinrich¬ tung sehr einfach. Mit anderen Worten: Es wurden alle anderen bisher vorgesehenen Dichtungsbleche einer solchen gattungsgemäßen Dichtungseinrichtung eliminiert, bis auf das vorliegende einzige Dichtungsblech der Dichtungseinrichtung. Dementsprechend ist sie einfach zu montieren, wartungsarm sowie weniger anfällig gegenüber Beschädigungen.
Das einzige Dichtungselement kann vielfältig gestaltet sein, ist jedoch derart starr und unelastisch ausgestaltet sowie an den Ringsegmenten gekoppelt, dass diese Ringsegmente mitei¬ nander wechselwirken. Unter der starren, wechselwirkenden Kopplung wird verstanden, dass Verschiebungen des einen der zwei Ringsegmente sich zumindest teilweise, insbesondere größtenteils auf das andere der zwei Ringsegmente übertragen. Dies verbessert die Lebensdauer der Dichtungseinrichtung und verbessert die strukturmechanische Integrität der Verdichterleitscheibe .
Vorliegend ist es wesentlich, dass die Dichtungseinrichtung nur eine einzige Haupterstreckungsrichtung aufweist, in welcher sich die Langseite des Dichtungselements erstreckt.
Im Gegensatz hierzu weist ein bekanntes Kreuzdichtblech mindestens zwei senkrecht zueinander verlaufende Haupterstre- ckungsrichtungen auf, nämlich eine erste Haupterstreckungs¬ richtung eines ersten Dichtungsblechs und mindestens eine weitere Haupterstreckungsrichtung mindestens eines weiteren Dichtungsblechs . Wesentlich ist also, dass das vorliegende einzige Dichtungs¬ element quer zur Umfangsrichtung eine einzige Haupterstre¬ ckungsrichtung aufweist, welche als Haupterstreckungsrichtung des Dichtungselements in Radialrichtung der
Verdichterleitscheibe zeigt.
Der Begriff „Haupterstreckungsrichtung" beschreibt im Sinne der Erfindung diejenige Richtung, in welche sich das Bauteil, also die Dichtungseinrichtung bzw. das Dichtungselement, am längsten erstreckt.
Damit kann eine Strömungsleckage von einem stromabseitigen Ende der Verdichterleitscheibe zu einem stromaufseifigen Ende der Verdichterleitscheibe durch den zwischen den Stirnseiten zweier unmittelbar benachbarter Ringsegmenten angeordneten Dehnungsspalt zumindest reduziert, wenn nicht gar verhindert werden .
Die Begriffe „stromauf" und „stromab" beziehen sich dabei auf ein zu verdichtendes Medium, welches den mit der
Verdichterleitscheibe ausgestatteten Verdichter durchströmt.
Die vorliegende Verbindungsanordnung kann besonders einfach realisiert werden, wenn zwei unmittelbar aneinander angren- zende Ringsegmente pro Dehnungsfuge mittels des einzigen Dichtungselements miteinander wirkverbunden sind.
Das hier vorgesehene Dichtungselement dient nicht nur der ei- gentlichen Abdichtung an der Verdichterleitscheibe, sondern es kann darüber hinaus auch noch eine einfache Positionierung von sich unmittelbar zwei gegenüberliegender Enden zweier Ringsegmente dienen. Insofern vereinfacht sich durch das einzige Dichtungselement der vorliegenden Dichtungseinrichtung auch noch die Montage der einzelnen Ringsegmente zu der Verdichterleitscheibe.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das einzige Dichtungselement mit seiner Längserstreckung von einer radial weiter innen angeordneten Innenseite eines der bogenförmigen Ringsegmente nach einer radial weiter außen angeordneten Außenseite dieses bogenförmigen Ringsegments erstreckend an dem Ringsegmenten angeordnet ist.
Es hat sich herausgestellt, dass besonders gute Dichtungsef¬ fekte allein schon mit dem einzigen Dichtungselement erreicht werden können, wenn dieses einzige Dichtungselement eine Haupterstreckungsrichtung aufweist, welche sich von radial weiter innen nach radial weiter außen erstreckt.
Hierbei grenzt ein innenliegender Bereich (Innenseite) des bogenförmigen Ringsegments radial weiter innen an einen
Verdichterrotor oder eine Verdichterwelle an, während ein au- ßenliegender Bereich (Außenseite) dieses bogenförmigen Ringsegments radial weiter außen den einzelnen Leitschaufeln der Verdichterleitscheibe zugewandt ist.
Insofern sind vorteilhafterweise alle anders orientiert ange- ordneten Dichtungsbleche oder dergleichen der Dichtungseinrichtung bezüglich der vorliegenden Verbindungsanordnung eliminiert, bis auf das vorliegende einzige Dichtungsblech der Dichtungseinrichtung . Es versteht sich, dass das vorliegende Dichtungselement un¬ terschiedlichster Bauart sein kann. Bevorzugt umfasst das einzige Dichtungselement ein einziges Dichtungsblechelement, so dass es beispielsweise einfach an eines der bogenförmigen Ringsegmente angeschweißt werden kann, wenn dies zweckdien¬ lich ist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Verbin- dungsanordnung sieht vor, dass die Dichtungseinrichtung an einer quer zu der Umfangsrichtung des bogenförmigen Ringsegments angeordneten Stirnseite dieses bogenförmigen Ringseg¬ ments jeweils nur eine einzige Dichtungselement-Aufnahmenut aufweist, wodurch sich der konstruktive Aufbau insbesondere der Ringsegmente weiter vereinfacht.
Der Begriff „Stirnseite" beschreibt hierbei ein Ende des bo¬ genförmigen Ringsegments, welches im Wesentlichen quer zu der Umfangsrichtung dieses bogenförmigen Ringsegments verläuft, wobei im Zusammenbauzustand der Verdichterleitscheibe sich zwei Stirnseiten zweier bogenförmiger Ringsegmente unmittelbar gegenüberliegen und mit dem einzigen Dichtungselement wirkverbunden sind. Die Verbindungsanordnung kann vorteilhaft weitergebildet wer¬ den, wenn die Dichtungseinrichtung jeweils zwei sich gegenüberliegende Dichtungselement-Aufnahmenuten zur Aufnahme des einzigen Dichtungselements umfasst. Insofern kann das einzige Dichtungselement an zwei unmittel¬ bar nebeneinander liegenden bogenförmigen Ringsegmenten sehr sicher gelagert werden, wenn das einzige Dichtungselement mit jeweils einer Dichtungselement-Aufnahmenut zweier bogenförmi¬ ger Ringsegmente wechselwirkend angeordnet ist.
Die vorliegende Verbindungseinrichtung kann konstruktiv vereinfacht werden, wenn ein bogenförmiges Ringsegment wenigs¬ tens zwei Ringteile aufweist, und wobei eine Dichtungsele- ment-Aufnahmenut zur Aufnahme des einzigen Dichtungselements nur in einem der wenigstens zwei Ringteile angeordnet ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch von einer Turbine oder einem Verdichter mit mindestens einer wenigstens zwei Ring¬ segmente umfassenden Verdichterleitscheibe gelöst, wobei die Verdichterleitscheibe eine Verbindungsanordnung nach einem der hier beschriebenen Merkmale aufweist. Eine derart ausgerüstete Turbine oder ein entsprechender Ver¬ dichter können hierdurch insgesamt einfacher hergestellt werden und sind zudem wartungsärmer.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Verbindungsanordnung mit lediglich einer einzigen sich quer zu der Umfangsrichtung einer Verdichterleitscheibe erstreckenden Dichtungselement anhand der beigefügten schematischen Zeichnung erläutert. Es zeigt die einzige Figur schematisch eine perspektivische Teilansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung.
Das in der einzigen Figur gezeigte Ausführungsbeispiel illus¬ triert zumindest teilweise eine erfindungsgemäße Verbindungs- anordnung 1 an einer Verdichterleitscheibe 2 eines hier nicht weiter gezeigten Verdichters (nicht gezeigt) .
Die Verdichterleitscheibe 2 besteht im Wesentlichen aus einem Innenring 3, einem Außenring (nicht gezeigt) und einer Viel- zahl an von dem Innenring 3 und dem Außenring gehalterten Leitschaufeln (nicht gezeigt) .
Dieser Innenring 3 setzt sich aus mehreren bogenförmigen Ringsegmenten 4 (nicht beispielhaft gezeigt) zusammen, wobei wenigstens zwei solcher bogenförmigen Ringsegmente 4 mit ih¬ ren Enden 5 derart gegenüberliegend angeordnet sind, dass sich zwischen diesen Enden 5 eine Dehnungsfuge 6 ergibt, wel- che möglichst gut abgedichtet werden sollte, um den Verdich¬ ter bzw. die Turbine möglichst effektiv betreiben zu können.
Diese Enden 5 eines jeden bogenförmigen Ringsegments 4 bilden jeweils eine Stirnseite 7 des bogenförmigen Ringsegments 4, wobei die Stirnseite 7 quer verlaufend zu der Umfangsrichtung 8 des bogenförmigen Ringsegments 4 und hiermit auch der Ver¬ dichterleitscheibe 2 angeordnet ist. Die Umfangsrichtung 8 fällt hierbei mit der Ringsegmentlängs- erstreckung 9 zusammen.
Jedenfalls umfasst die vorliegende Verbindungsanordnung 1 zwei miteinander bogenförmige Ringsegmente 4.
Des Weiteren umfasst die Verbindungsanordnung 1 noch eine Dichtungseinrichtung 10, um eben diese Dehnungsfuge 6 möglichst gut abdichten zu können. Diese Dichtungseinrichtung 10 weist erfindungsgemäß je Deh¬ nungspalt jedoch nur ein einziges sich quer zu der Umfangs- richtung 8 der Verdichterleitscheibe 2 und somit mit seiner Haupterstreckungsrichtung sich in Radialrichtung der
Verdichterleitscheibe 2 erstreckendes Dichtungselement 11 auf. Die Querachse des Dichtungselements 11 erstreckt sich in Umfangsrichtung 8.
Dieses Dichtungselement 11 verläuft hierbei mit seiner Längs¬ erstreckung 12 von einer radial weiter innenliegenden Innen- seite 13 des bogenförmigen Ringsegments 4 zu einer radial weiter außenliegenden Außenseite 14 des bogenförmigen Ringsegments 4, oder vice versa, so dass die einzige Dichtungs¬ einrichtung 10 bzw. das einzige Dichtungselement 11 nur eine gemeinsame Haupterstreckungsrichtung 15 aufweist.
Insofern weist jede Verbindungsanordnung 1 der Verdichterleitscheibe 2 lediglich eine einzige nur eine Haupterstre¬ ckungsrichtung 15 aufweisende Dichtungseinrichtung 10 auf, so dass zwei unmittelbar aneinander angrenzende bogenförmige Ringsegmente 4 pro Dehnungsfuge 6 auch nur mittels des einzi¬ gen sich in die Haupterstreckungsrichtung 15 hauptsächlich verlaufenden Dichtungselements 11 miteinander wirkverbunden sind.
Die Dichtungseinrichtung 10 bzw. das einzige Dichtungselement 11 sind baulich einfach durch ein einziges Dichtungsblechele¬ ment 16 verkörpert.
Insofern sind keine anders an dem Ringsegment 4 orientierten Dichtungsbleche angeordnet als dieses einzige Dichtungsele¬ ment 11. Wesentlich ist vorliegend also, dass das vorliegende einzige Dichtungselement 11 quer zur Umfangsrichtung 8 auch nur die einzige Haupterstreckungsrichtung 15 aufweist.
Neben diesem einzigen Dichtungselement 11 pro Verbindungsan- Ordnung 1 zeichnet sich die Dichtungseinrichtung 10 noch durch jeweils eine einzige Dichtungselement-Aufnahmenut 20 pro Stirnseite 7 des bogenförmigen Ringsegments 4 aus.
Mit anderen Worten sind pro Verbindungsanordnung 1 nur zwei solcher Dichtungselement-Aufnahmenuten 20 vorgesehen, nämlich jeweils eine an den sich gegenüberliegenden Enden 5 zweier unmittelbar nebeneinander angeordneter bogenförmiger Ringsegmente 4. Die einzige Dichtungselement-Aufnahmenut 20 erstreckt sich hierbei ununterbrochen derart von der Innenseite 14 zu der Außenseite 15, dass sie von keiner weiteren Nut unterbrochen ist . Somit ist das einzige Dichtungselement 11 auch in jeweils ei¬ ner Dichtungselement-Aufnahmenut 20 zweier Ringsegmente 4 wechselwirkend angeordnet. Die bauliche Umsetzung der vorliegenden Verbindungsanordnung 1 ist weiter dadurch vereinfacht, dass lediglich eines der beiden Ringteile 21 und 22, aus welchen jeweils ein Ringseg¬ ment 4 besteht, pro Stirnseite 7 nur eine einzige derartige Dichtungselement-Aufnahmenut 20 aufweist.
Die einzige Dichtungselement-Aufnahmenut 20 ist hierbei von den beiden Ringteilen 21 und 22 begrenzt. Hierbei erstreckt sich diese einzige Dichtungselement-Aufnah¬ menut 20 und das einzige Dichtungselement 11 und damit auch die gesamte Dichtungseinrichtung 10 nur parallel zu den jeweils ebenen Seitenflächen 23 und 24, von denen die Seitenfläche 23 stromauf der Seitenfläche 24 angeordnet ist, des jeweiligen Ringsegments 4, so dass die Dichtungseinrichtung
10 insgesamt sehr kompakt bauend in das jeweilige Ringsegment 4 integriert werden kann.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch dieses offenbarte Ausführungsbei¬ spiel eingeschränkt, und andere Variationen können vom Fach¬ mann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Verbindungsanordnung (1) einer mit einer Vielzahl an
Leitschaufeln ausgerüsteten Verdichterleitscheibe (2) eines Verdichters aus wenigstens zwei bogenförmigen Ringsegmenten (4) der Verdichterleitscheibe (2) und aus einer Dichtungs- einrichtung (10) zum Abdichten einer durch zwei der bogenförmigen Ringsegmente (4) gebildeten Dehnungsfuge (6), wobei je Dehnungsfuge die betreffende Dichtungseinrichtung
(10) lediglich ein einziges Dichtungselement (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass das Dichtungselement (11) eine Haupterstreckungsrich- tung, die sich in Radialrichtung der Verdichterleitscheibe (2), und eine Querachse aufweist, die sich in Umfangsrich- tung (8) erstreckt,
wobei das Dichtungselement (11) derart starr ausgebildet und mit den betreffenden Ringsegmenten (4) gekoppelt ist, dass diese Ringsegmente (4) miteinander wechselwirken.
2. Verbindungsanordnung (1) nach Anspruch 1,
wobei zwei unmittelbar aneinander angrenzende bogenförmige Ringsegmente (4) pro Dehnungsfuge (6) mittels des einzigen Dichtungselements (11) miteinander wirkverbunden sind.
3. Verbindungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei das einzige Dichtungselement (11) mit seiner Längser¬ streckung (12) von einer radial weiter innen angeordneten Innenseite 13 eines der bogenförmigen Ringsegmente (4) nach einer radial weiter außen angeordneten Außenseite (14) dieses bogenförmigen Ringsegments (4) erstreckend an den bo¬ genförmigen Ringsegmenten (4) angeordnet ist.
4. Verbindungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei das einzige Dichtungselement (11) ein einziges Dich¬ tungsblechelement (16) umfasst.
5. Verbindungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei die Dichtungseinrichtung (10) an einer quer zu der Umfangsrichtung (8) des bogenförmigen Ringsegments (4) an- geordneten Stirnseite (7) dieses bogenförmigen Ringsegments
(4) jeweils nur eine einzige Dichtungselement-Aufnahmenut
(20) aufweist.
6. Verbindungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei die Dichtungseinrichtung (10) jeweils zwei sich ge¬ genüberliegende Dichtungselement-Aufnahmenuten (20) zur Aufnahme des einzigen Dichtungselements (11) umfasst.
7. Verbindungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei das einzige Dichtungselement (11) mit jeweils einer Dichtungselement-Aufnahmenut (20) zweier bogenförmiger Ringsegmente (4) wechselwirkend angeordnet ist.
8. Verbindungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei ein bogenförmiges Ringsegment (4) wenigstens zwei Ringteile (21, 22) aufweist, und
wobei eine Dichtungselement-Aufnahmenut (20) zur Aufnahme des einzigen Dichtungselements (11) nur in einem der we¬ nigstens zwei Ringteile (21, 22) angeordnet ist.
9. Turbine oder Verdichter mit mindestens einer wenigstens zwei bogenförmige Ringsegmente (4) umfassenden Verdichter¬ leitscheibe (2 ) ,
wobei die Verdichterleitscheibe (2) eine Verbindungsanord¬ nung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
PCT/EP2015/072115 2014-09-29 2015-09-25 Anordnung zum abdichten des spaltes zwischen zwei segmenten eines leitschaufelrings WO2016050642A1 (de)

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