DE1300347B - Labyrinthdichtung fuer den Laufschaufelkranz einer Gasturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Labyrinthdichtung für den Laufschaufelkranz einer Gasturbine, der ein Umfangsdeckband aufweist, das wenigstens je eine gegen einen Einsatz des Turbinengehäuses dichtende radiale und axiale Ringrippe trägt.

Bei bekannten Dichtungen dieser Art wirkte die radiale Dichtungsrippe jeweils mit einer zylindrischen Gehäusedichtungsfläche zusammen und die axiale Ringrippe mit einer radialen Dichtungsfläche. Hierbei konnte zwar die radiale Dichtungsrippe die Dichtungsfunktion noch ausüben, wenn bei einer axialen relativen thermischen Ausdehnung zwischen Laufschaufelkranz und Turbinengehäuse die axiale Dichtung unwirksam wurde, und ebenso konnte bei radialer Ausdehnung die radiale Dichtung die Dichtungsfunktion ausüben, nachdem die Radialdichtung unwirksam geworden war, jedoch konnten sich Leckströmungen einstellen, wenn im Betrieb sowohl eine radiale als auch eine axiale Relativbewegung gleichzeitig auftraten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine unbedingt zuverlässige Abdichtung unter allen Betriebsbedingungen zu gewährleisten und eine Dichtung zu schaffen, die unter allen zu erwartenden Betriebsbedingungen ein dichtendes Anliegen wenigstens einer der beiden Rippen gewährleistet.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Labyrinthdichtung der eingangs genannten Bauart dadurch gelöst, daß der Einsatz an eine Stirndichtungsfläche anschließende radial äußere und radial innere Dichtungsfläche aufweist, die derart geneigt sind, daß in jedem Betriebszustand wenigstens eine der radialen oder axialen Ringrippen anliegt.

Der Erfindung liegt demgemäß die Erkenntnis zugrunde, daß zwischen den einzelnen aufeinanderfolgenden Betriebsphasen Relativbewegungen zwischen Laufschaufelkranz und Gehäuse in axialer und radialer Richtung in bestimmter Weise auftreten und durch geeignete Schrägstellung der Dichtungsflächen gegenüber der Triebwerksachse die Übergänge zwisehen den einzelnen Betriebszuständen beherrscht werden können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bestehen die Ringrippen aus einer Nickellegierung, und der Einsatz ist aus Gußeisen oder einem anderen, weniger harten Material gefertigt, so daß sich die Rippen bei Berührung in die Oberfläche des Einsatzes einschneiden können, wodurch sich jeweils die für das betreffende Triebwerk individuell optimalen Dichtungsflächen ausbilden.

Die axialen Ringrippen stehen zweckmäßigerweise zur Strömungsrichtung in der Turbine entgegengesetzt. Hierdurch wird eine zuverlässige Dichtung während eines schnellen Anlaufs und während einer schlagartigen Beschleunigung des Triebwerks gewährleistet.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in einer Schnittansicht eine Labyrinthdichtung für den Laufschaufelkranz einer Gasturbine, F i g. 2 in größerem Maßstab die Dichtung nach F i g. 1 in unterschiedlichen Stellungen der relativ zueinander abzudichtenden Teile.

Das Triebwerksgehäuse 11 eines in der Zeichnung nicht dargestellten Gasturbinenstrahltriebwerks trägt innen einen Ring 16, der seinerseits einen ringförmigen Einsatzkörper 17 haltert, in dem die gehäusefesten Dichtungsflächen ausgebildet sind. An eine Stirndichtungsfläche 22 des Einsatzes schließen eine radial äußere Dichtungsfläche 21,20 und eine radial innere Dichtungsfläche 23,24 an, die gegenüber der Triebwerksachse unter verschiedenen Winkeln angestellt sind.

Der Laufschaufelkranz 25 der Turbine 14 weist ein Umfangsdeckband 26 auf, das radiale Dichtrippen 30, 31, 32 und eine axiale Dichtungsrippe 33 trägt. Die radiale Rippe 30 und die axiale Rippe 33 wirken mit den Dichtungsflächen derart zusammen, daß in jedem Betriebszustand wenigstens eine der radialen oder axialen Ringrippen einer Dichtungsfläche anliegt.

Bei Leerlauf des Triebwerkes dehnt sich der Laufschaufelkranz 25 der Turbine 14 in radialer Richtung aus und das Gehäuse 11 in axialer Richtung. Die radiale Rippe 30 des Umfangsdeckbandes 26 bewegt sich daher stromaufwärts entlang der Dichtungsfläche 20 und nimmt die Lage30δ (Fig. 2) ein, in welcher die Rippe 30 gegenüber dieser Dichtungsfläche 20 abdichtet. Gleichzeitig liegt die axiale Rippe 33 in der Lage 33 b, in der sie einen Abstand von den Dichtungsflächen 22, 23, 24 aufweist.

Wenn das Triebwerk mit der für den Reiseflug vorgesehenen Drehzahl arbeitet, dehnt sich das Gehäuse 11 sowohl radial als auch axial aus, und die radiale Dichtrippe 30 befindet sich dann in der Stelle 30 c, in der sie gegenüber der Dichtungsfläche 20 einen radialen Abstand aufweist. Gleichzeitig steht die axial geneigte Fläche 33 in der Stellung 30 c und damit in dichtendem Eingriff mit der Dichtungsfläche 24.

Wenn das Triebwerk mit Startdrehzahl betrieben wird, stehen die radiale Dichtrippe 30 und die axiale Dichtrippe 33 in den Stellungen 3Od bzw. 33 d. In dieser Stellung liegt die radiale Dichtrippe 33 im Abstand zu der Dichtungsfläche 20, während die axiale Rippe 33 mit den Dichtungsflächen 23, 24 in Dichtungseingriff steht.

Wenn das Triebwerk unter Drehzahlen arbeitet, die dem Schnellstart und der Höchstbeschleunigung entsprechen, liegt die radiale Dichtrippe 30 in der Stellung 3Oe und dichtet dabei an der Stelle der Verbindung der Dichtflächen 21 und 20 ab. Außerdem steht die axiale Dichtungsrippe 33, die sich in der Lage 33 e befindet, in Dichtungseingriff mit der Dichtungsfläche 22, so daß unter dieser Betriebsbedingung der höchsten Beanspruchung beide Dichtungen wirksam sind.

Die Ringrippen 30,33 bestehen aus einer Nickellegierung, und der Einsatz 17 besteht z. B. aus Gußeisen, so daß sich die Rippen bei Berührung in die Oberfläche des Einsatzes einschneiden können.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Labyrinthdichtung für den Lauf schaufelkranz einer Gasturbine, der ein Umfangsdeckband aufweist, das wenigstens je eine gegen einen Einsatz des Turbinengehäuses dichtende radiale und axiale Ringrippe trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (17) an ein Stirndichtungsfläche (22) anschließende radial äußere (21,20) und radial innere Dichtungsfläche (23, 24) aufweist, die derart geneigt sind, daß in jedem Betriebszustand wenigstens eine der radialen (30) oder axialen Ringrippen (33) anliegt.

2. Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, da-

durch gekennzeichnet, daß die Ringrippen (30, 33) aus einer Ni-Legierung und der Einsatz (17) z. B. aus Gußeisen bestehen, so daß sich die Rippen bei Berührung in die Oberfläche des Einsatzes einschneiden können.

3. Labyrinthdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Ringrippen (33) zur Strömungsrichtung in der Turbine entgegengesetzt stehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen