DE19810567C2

DE19810567C2 - Dichtungsplatte für eine Gasturbinenlaufschaufel

Info

Publication number: DE19810567C2
Application number: DE19810567A
Authority: DE
Inventors: Yasuoki Tomita; Hiroki Fukuno; Eisaku Ito
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 2000-07-20
Anticipated expiration: 2018-03-12
Also published as: JPH10252413A; CA2231753C; DE19810567A1; CA2231753A1; JP3462695B2; US6086329A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsplatte für eine Gasturbinenlaufschaufel, welche den Austritt von Kühlluft verhindert, die in eine Gasturbinenlaufschaufel eingeführt wird.

Fig. 6 zeigt als Perspektivansicht eine Dichtungskonstruktion am Plattformabschnitt einer herkömmlichen Gasturbinenlaufschaufel nach der GB 21 27 104 A oder der CH-PS 342 795.

U-förmige Befestigungselemente ohne dichtende Funktion sind aus der US 1 825 239 bekannt.

Der bekannte Aufbau geht von einem (nicht dargestellten) Turbinenläufer mit zugeführter Kühlluft durch eine Turbinenscheibe aus, die dem Schaftabschnitt 3 im unteren Teil der Plattform 2 und einem Kühlluftkanal (nicht dargestellt) in der Laufschaufel 1 zugeführt wird. Die Dichtungsstifte 4 und 5 in den Nuten 6 sorgen für eine Abdichtung zwischen den Plattformen 2 und 2', um einen Austritt der Kühlluft zum Hochtemperatur-Brenngaskanal zu verhindern.

Die Abdichtung zwischen den Plattformen 2 und 2' für die voranstehend geschilderte, herkömmliche Gasturbinenlaufschaufel wird durch die Dichtungsstifte 4 und 5 besorgt. Bei den Endabschnitten 2a und 2b der Plattform 2 ist jedoch ein Spalt 7 zwischen den benachbarten Plattformen 2 und 2' vorhanden, wie in Fig. 9 gezeigt ist, so dass die Abdichteigenschaften unzureichend sind. Ein Teil der Kühlluft, die dem unteren Teil der Plattform 2 zugeführt wird, tritt daher nach außen durch den Spalt 7 aus, wie bei 8a und 8b in Fig. 7 angedeutet ist, entweicht in den Hochtemperatur-Brenngaskanal, und dies führt zu einem negativen Einfluss auf die Leistung der Gasturbine.

Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Dichtungsplatte für eine Gasturbinenlaufschaufel, welche den Austritt von Kühlluft aus einem Spalt am Endabschnitt einer Plattform verhindert, um die Dichtungseigenschaften zu verbessern, während der Austritt von Kühlluft nach außen aus dem Bereich zwischen den benachbarten Plattformen durch Dichtungsstifte verhindert wird.

Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Dichtungsplatte für eine Gasturbinenlaufschaufel, welche eine solche Form aufweist, daß sie einfach zwischen den benachbarten Plattformen angebracht werden kann.

Um die voranstehend geschilderten Ziele zu erreichen zeichnet sich die vorliegende Erfindung durch die nachstehend angegebenen Eigenschaften (1) und (2) aus.

1. Bei einer Gasturbinenlaufschaufel, in welcher Dichtungsstifte zwischen Plattformen für mehrere Laufschaufeln eingeführt sind, die in Umfangsrichtung um eine Drehwelle herum vorgesehen sind, um einen Austritt von Kühlluft aus dem unteren Abschnitt zwischen den benachbarten Plattformen zu verhindern, sind Nuten, die im wesentlichen in Richtung der Drehwelle verlaufen, an vier Ecken eines Flanschabschnitts vorgesehen, der in Längsrichtung, also in Richtung der Drehwelle, der Plattform verläuft, und ist eine Dichtungsplatte so in die Nuten eingeführt, daß sie zwischen den benachbarten Plattformen verläuft, um einen Spalt zwischen den Plattformen zu blockieren.
2. Bei der voranstehend geschilderten Einrichtung (1) wird die Dichtungsplatte, die aus einem V-förmigen, elastischen Material besteht, durch ihre Federkraft aufgeweitet, nachdem sie in die Nut eingeführt wurde, wodurch die Dichtungsplatte dadurch befestigt wird, daß sie gegen die Innenoberflächen der Nut angedrückt wird.

Da bei dem voranstehend geschilderten Gegenstand (1) gemäß der vorliegenden Erfindung der Spalt zwischen den Endabschnitten der benachbarten Plattformen durch die Dichtungsplatte blockiert wird, tritt die Kühlluft, die der Laufschaufel von dem unteren Abschnitt der Plattform aus zugeführt wird, durch diesen Spalt nicht aus, so daß zusammen mit den in herkömmlicher Weise vorgesehenen Dichtungsstiften eine sichere Abdichtung zur Verfügung gestellt werden kann. Dies verbessert die Dichtungseigenschaften, verglichen mit der herkömmlichen Laufschaufel ohne eine Dichtungsplatte.

Bei dem voranstehend geschilderten Gegenstand (2) gemäß der vorliegenden Erfindung besteht die Dichtungsplatte aus einem V-förmigen, elastischen Material, und kann einfach dadurch in die Nut eingeführt werden, daß der V-förmige geöffnete Abschnitt zusammengedrückt und verkleinert wird. Nach dem Einführen weitet sich die Dichtungsplatte in der Nut wieder auf, so daß ihre Form zur ursprünglichen V-Form durch die Rückstellkraft des elastischen Materials zurückkehrt, und sie dadurch befestigt wird, daß sie gegen die obere und untere Oberfläche der Nut angedrückt wird. Wenn sie für Wartungszwecke entfernt werden soll, kann die Dichtungsplatte aus der Nut einfach dadurch herausgezogen werden, daß der V-förmige offene Abschnitt ergriffen und zusammengedrückt wird.

Gemäß dem voranstehend geschilderten Merkmal (1) der vorliegenden Erfindung sind in einer Gasturbinenlaufschaufel, bei welcher Dichtungsstifte zwischen Plattformen für mehrere Laufschaufeln eingeführt sind, die in Umfangsrichtung um eine Drehwelle herum angeordnet sind, um einen Austritt von Kühlluft von dem unteren Abschnitt zwischen den benachbarten Plattformen zu verhindern, im wesentlichen in Richtung der Drehwelle verlaufende Nuten an vier Ecken eines Flanschabschnitts ausgebildet, der in Längsrichtung, also in Richtung der Drehwelle, der Plattform verläuft, und ist eine Dichtungsplatte in die Nuten so eingefügt, daß sie sich zwischen den benachbarten Plattformen erstreckt, um einen Spalt zwischen den Plattformen zu verschließen. Da der Spalt zwischen den Endabschnitten der benachbarten Plattformen durch die Dichtungsplatte blockiert wird, ist dieser Abschnitt abgedichtet, und ist ein Austritt von Kühlluft ausgeschaltet, wodurch die Abdichtungseigenschaften der Gasturbine verbessert werden, und die Turbinenleistung verbessert wird.

Gemäß dem voranstehend geschilderten Merkmal (2) wird die Abdichtungsplatte, die aus einem V-förmigen, elastischen Material besteht, durch ihre Federkraft aufgeweitet, nachdem sie in die Nut eingeführt wurde, wodurch die Dichtungsplatte dadurch festgesetzt wird, daß sie gegen die Innenoberflächen der Nut gedrückt wird. Daher läßt sich die Dichtungsplatte einfach in die Nut einführen, und kann in der Nut einfach mit Hilfe der Federkraft befestigt werden. Bei der Durchführung von Wartungsarbeiten kann darüber hinaus die Dichtungsplatte einfach entfernt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines installierten Zustandes einer Dichtungsplatte für eine Gasturbinenlaufschaufel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht in der Richtung eines Pfeils A-A in Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht des Endabschnitts einer Plattform, wobei auch eine Dichtungsplatte dargestellt ist;

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht des Endabschnitts einer Plattform in Fig. 1, wobei der Zustand gezeigt ist, in welchem eine Dichtungsplatte eingeführt ist;

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von Fig. 4;

Fig. 6 eine Perspektivansicht mit einer Darstellung eines abgedichteten Zustands eines Plattformabschnitts für eine herkömmliche Gasturbinenlaufschaufel;

Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 ist eine Perspektivansicht, welche die Anordnung von Dichtungsplatten für eine Gasturbinenlaufschaufel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 2 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeils A-A von Fig. 1. in diesen Figuren sind die mit dem Bezugszeichen 1 bis 7 bezeichneten Bauteile so ausgebildet, da sie dieselbe Funktion haben wie die entsprechenden herkömmlichen Bauteile, so daß nachstehend nicht unbedingt eine erneute Beschreibung dieser Bauteile erfolgt.

Einen wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die Dichtungsplatte dar, die mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, sowie eine Nut 20 zur Aufnahme der Dichtungsplatte 10. Dieser wesentliche Abschnitt wird nachstehend im einzelnen geschildert.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Dichtungsstift 4 in einer Nut 6 in einer Plattform 2 einer Laufschaufel 1 vorgesehen, die wie die herkömmliche Laufschaufel ausgebildet ist, und sind Enddichtungsstifte 5 an beiden Enden vorgesehen. Der untere Teil der Plattform 2 ist abgedichtet, und eine Dichtung wird zwischen den Plattformen 2 und 2' durch diese Dichtungsstifte 4 und 5 zur Verfügung gestellt.

An beiden Enden 2a und 2b der Plattform 2 ist eine Nut 20 senkrecht zu einem Spalt 7 so ausgebildet, daß sie von der Plattform 2 zur benachbarten Plattform 2' verläuft. Die Tiefe der Nut 20 erreicht den Bereich einschließlich des unteren Endes des Endabdichtungsstiftes 5, wie aus Fig. 2 hervorgeht.

Die Nut 20 ist in beidne Plattformen 2 und 2' vorgesehen, und eine nachstehend noch genauer erläuterte Dichtungsplatte 10 ist in die Nut 20 eingeführt. Die Dichtungsplatte 10 wird in der Nut 20 durch ihre Federkraft befestigt. Der Raum der Spalte 7 ist daher vollständig durch diese Dichtungsplatte 10 in einen oberen Teil und einen unteren Teil getrennt, so daß die Verbindung zwischen dem Raumabschnitt eines Schaftabschnitts 3 und der Außenseite über diesen Spalt 7 vollständig unterbrochen ist.

Fig. 3 ist eine vergrößerte Detailansicht des Endabschnitts 2a der Plattform 2. Die Nut 20 verläuft so in Längsrichtung, daß sie den Bereich einschließlich des unteren Teils des Endabdichtungsstiftes 5 oder des Bereichs dahinter erreicht. Die Vertikalbreite t₁ der Nut 20 beträgt etwa 2 mm, und eine Pratze 21 in Form eines Vorsprungs ist am Einlaßabschnitt der Nut 20 vorgesehen. Diese voranstehend geschilderte ausgebildete Nut 20 ist an jedem der Endabschnitte 2a und 2b vorgesehen, und in die Nut 20 ist eine Dichtungsplatte 10 eingeschoben, wie sie in der Figur dargestellt ist.

Die Dichtungsplatte 10 ist V-förmig (in Form eines Clips) ausgebildet, und der untere Endabschnitt der V-förmigen Dichtungsplatte 10 ist so kurz ausgebildet, daß er mit der Pratze 21 in der Nut 20 in Eingriff gelangen kann, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die Dichtungsplatte 10 besteht aus einem elastischen Material mit einer Dicke von etwa 0,3 mm, welches gegenüber einer Temperatur von 500 bis 600°C beständig ist, beispielsweise Hastelloy. Die Abmessungen des V-förmigen offenen Abschnitts sind so gewählt, daß sie etwas größer sind als die Breite t₁ der Nut 20. Die Dichtungsplatte 10 wird daher dadurch in die Nut 20 eingeführt, daß der V-förmige offene Abschnitt auf eine Abmessung verkleinert wird, die kleiner ist als die Öffnungsabmessung t₃ der Nut 20. Nach dem Einführen bildet sich die Form der Dichtungsplatte 10 infolge der Federkraft zurück, und wird die Dichtungsplatte 10 gegen die obere und untere Oberfläche der Nut 20 angedrückt, wodurch die Dichtungsplatte 10 festgelegt wird.

Fig. 4 zeigt einen Zustand, in welchem von dem in Fig. 3 gezeigten Zustand aus die Dichtungsplatte 10 in die Nut 20 eingeführt wurde, und die Form der Dichtungsplatte 10 sich infolge der Federkraft F zurückgebildet hat, und das untere Ende der Dichtungsplatte mit der Pratze 21 in Eingriff steht, wodurch die Dichtungsplatte vollständig festgelegt ist. Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von Fig. 4. Die Dichtungsplatte 10, die sich zu den benachbarten Endabschnitten 2a und 2a' erstreckt, ist in die Nut 20 eingeführt und blockiert vollständig den Spalt 7.

Wie aus diesen Figuren hervorgeht, weist die Nut 20 eine Gesamtbreite von etwa 10 mm auf, und verläuft zu beiden benachbarten Plattformendabschnitten 2a und 2a', und ist die Dichtungsplatte 10 mit einer Breite, die etwas geringer ist als 10 mm, so eingeführt, daß der Spalt 7 vollständig im oberen und unteren Abschnitt blockiert wird, wodurch dieser Abschnitt abgedichtet wird. Die Dichtungsplatte 10 kann daher, mit dem Dichtungsstift 4 und den Enddichtungsstiften 5 zusammenwirkend, eine vollständige Abdichtung zwischen den benachbarten Plattformen 2 und 2' zur Verfügung stellen, so daß ein Austritt von Kühlluft von diesem Abschnitt aus zum Hochtemperatur-Brenngaskanal verhindert wird. Bei der Durchführung von Wartungsarbeiten kann die Dichtungsplatte 10 einfach dadurch aus der Nut 20 herausgezogen werden, daß der V-förmige geöffnete Abschnitt festgehalten und zusammengedrückt wird.

Claims

1. Dichtungsplatte (10) für Gasturbinenlaufschaufeln (1) mit eingeführten Dichtungsstiften (5) zwischen den benachbarten Plattformen (2), die in Umfangsrichtung um die Welle herum angeordnet sind, mit im wesentlichen in Richtung der Wellenachse verlaufende Nuten (20) an den vier Ecken (2a, 2b) des jeweiligen Flanschabschnitts, der in Längsrichtung der Wellenachse der Plattformen (2) verläuft, wobei die Dichtungsplatten (10) in die Nuten (20) so eingeführt sind, dass sie zwischen den benachbarten Plattformen (2) den Spalt (7) zwischen den Plattformen (2) verschließt.

2. Dichtungsplatte (10) für eine Gasturbinenlaufschaufel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus einem V-förmigen elastischen Material bestehende Dichtungsplatte (10) durch ihre Federkraft aufgeweitet wird, nachdem sie in die Nut (20) eingeführt wurde, wodurch die Dichtungsplatte (10) dadurch festgelegt wird, dass sie gegen die Innenoberflächen der Nut (20) angedrückt wird.