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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung für eine Gasturbine,
und insbesondere eine Dichtungsvorrichtung für eine Gasturbine, bei welcher
Schwankungen eines Zwischenraums in einer Dichtungsstruktur, die
sich zwischen den inneren Schirmblechelementen von stationären Schaufeln
und den Plattformen von sich bewegenden Schaufeln befindet, eliminiert
sind, so dass die Dichtungsleistung verbessert ist.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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5 ist
eine Schnittansicht, die herkömmliche
Dichtungsstrukturbereiche in einer Gasturbine zeigt. In der Zeichnung
bezeichnet die Bezugsziffer 21 eine sich bewegende Schaufel, 22 eine
Plattform dieser Schaufel, 23 eine Dichtungsplatte und 24 einen
Schaufelwurzelbereich. Mehrere sich bewegende Schaufeln 21 sind
radial um einen Rotor herum mittels der jeweiligen Wurzelbereiche 24 angebracht. Die
Bezugsziffer 31 bezeichnet eine stationäre Schaufel, die angrenzend
an die sich bewegende Schaufel 21 vorgesehen ist, und Ziffer 32 bezeichnet ein
inneres Schirmblechelement der stationären Schaufel 31. Die
Bezugsziffer 33 bezeichnet einen innerhalb des inneren
Schirmblechelements definierten Hohlraum, und die Bezugsziffer 34 bezeichnet
einen ringförmig
gestalteten Dichtungsring. Die Bezugsziffer 35 bezeichnet
eine in dem Dichtungsring 34 vorgesehene Luftöffnung,
durch welche hindurch der Hohlraum 33 und ein Raum zwischen
der stationären
Schaufel 31 und dem Schaufelwurzelbereich 24 der
benachbarten sich bewegenden Schaufel 21 miteinander kommunizieren.
Bezugsziffer 36 bezeichnet einen Dichtungsbereich, der
in dem Dichtungsring 34 vorgesehen ist, wobei eine Labyrinthdichtung
oder dergleichen verwendet wird, um den drehbaren Wurzelbereich 24 abzudichten.
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Die
Bezugsziffer 37 bezeichnet eine an dem inneren Schirmblechelement
auf der stromaufwärtigen
Seite gesehen in Richtung des Verbrennungsgasstroms angebrachte
Wabendichtung, 38 bezeichnet eine Wabendichtung, die ebenfalls an
dem inneren Schirmblechelement 32 auf der stromabwärtigen Seite
vorgesehen ist. Diese Wabendichtungen 37 und 38 sind
in der Nähe
von Rotorarmbereichen 25a und 25b der Plattformen 22 der
benachbarten jeweiligen sich bewegenden Schaufeln 21 vorgesehen und
bieten einen Widerstand gegen Luftaustritt, um dadurch die Dichtung
zu verbessern.
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Diese
Abdichtstruktur wird nun genauer beschrieben. 6 zeigt
einen Bereich D in 5 im Detail. Die Wabendichtung 38 mit
einer großen
Anzahl von Wabenkernen befindet sich an einem Endbereich des inneren
Schirmblechelement 32 in einem solchen Zustand, dass die
offene Seite der Wabe sich nahe an einem Endspitzenbereich des Rotorarmbereichs 25a der
Plattform 22 befindet. Außerdem beträgt ein Abstand t zwischen der Wabendichtung 38 und
dem Rotorarmbereich 25a im wesentlichen 1 mm.
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In
der oben erwähnten
Dichtungsstruktur strömt
die bei hohem Druck von dem Hohlraum 33 (siehe Pfeile)
ausströmende
Luft 40 aus in einen Niederdruckverbrennungsgaskanal hinein
von einem Raum zwischen einer Seitenwand des Dichtungsrings 34 an
der stationären
Schaufel 31 und der Dichtungsplatte 23 der sich
bewegenden Schaufel 21, und zwar über den zwischen der Wabendichtung 38 und
dem Rotorarmbereich 25a auf der stromabwärtigen Seite
des Verbrennungsgasstroms ausgebildeten Zwischenraum t. Wenn die mit Hochdruck ausströmende Luft 40 entlang
des oben erwähnten Wegs
strömt,
steigt der Widerstand gegen diesen Strom an. Demzufolge findet ein
Dichtungseffekt zwischen der Wabendichtung 38 und dem Rotorarmbereich 25a statt,
die nahe aneinander vorgesehen sind, wodurch verhindert wird, dass
das Hochtemperaturverbrennungsgas in das Innere der stationären Schaufel 31 eintritt.
In gleicher Art und Weise strömt die
ausströmende
Luft in einen Raum zwischen der Wabendichtung 37, vorgesehen
an der stationären Schaufel 31 und
angeordnet auf der stromaufwärtigen
Seite des Verbrennungsgasstroms, und dem Rotorarmbereich 25b hinein,
was zu einem erhöhten Widerstand
gegen den Strom der ausströmenden Luft
führt,
wodurch eine Abdichtung für
den Verbrennungsgaskanal geschaffen wird.
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Die
herkömmliche
Dichtungsstruktur für
die Gasturbine, die oben beschrieben ist, leidet jedoch unter dem
Problem, dass, da die Wabendichtungen 37 und 38 direkt
an den Endbereichen der inneren Schirmblechelemente 32 der
stationären
Schaufeln 31 angebracht sind, eine ungleichmäßige Schwankung
in dem Zwischenraum t mit Bezug
auf seine Umfangsabmaße
auftritt, und zwar aufgrund der Verformung der inneren Schirmblechelemente 32 nach dem
Beginn des Betriebs der Gasturbine, aufgrund von dimensionellen
Streuungen der inneren Schirmblechelemente bei der Herstellung,
oder auch aus anderen Gründen.
Außerdem
können,
weil die Rotorarmbereiche 25a und 25b der Plattform 22,
die relativ zu den inneren Schirmblechelementen 32 drehen,
jeweils eine ringförmige
Gestalt haben und bei der Drehung einem kreisförmigen Weg folgen, die zwischen
den Wabendichtungen 38 und 37, welche an den inneren
Schirmblechelementen 32 angebracht sind, und den Rotorarmbereichen 25a und 25b der
Plattform 22 ausgebildeten Zwischenräume t überhaupt
nicht gesteuert werden, was ein Problem darstellt.
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Die
oben erwähnte
Situation wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 7 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie E-E in 6. Mit Bezug
auf die Zeichnung sind mehrere innere Schirmblechelemente 32 der
stationären
Schaufeln 31 unabhängig
voneinander in einem ringförmigen
Feld in einem geeigneten Abstand entlang eines Außenumfangs angebracht
und von dem kreisförmigen
Rotorarmbereich 25a um einen vorbestimmten Abstand beabstandet.
Außerdem
ist die Wabendichtung 38 an dem inneren Schirmblechelement 32 angebracht, und
der Abstand zwischen der Wabendichtung 38 und dem Rotorarmbereich 25a stellt
den Zwischenraum t dar. Der
Zustand der inneren Schirmblechelemente 32 unmittelbar
nach ihrer Herstellung ist durch die durchgezogene Linien angezeigt.
Nach dem Beginn des Betriebs der Gasturbine unterliegen die inneren
Schirmblechelemente 32 und auch die stationären Schaufeln 31 einer
Verformung aufgrund der Drehung des Rotorarmbereichs 25a,
angezeigt durch die durchbrochenen Linien. Diese Verformung führt dazu,
dass die Wabendichtung 38 von ihrer gewünschten Position abweicht,
was wiederum zu einer Schwankung des Zwischenraums zwischen der
Wabendichtung 38 und dem Rotorarmbereich 25a führt. Demzufolge
ist eine Steuerung des Zwischenraums zwischen den an den inneren
Schirmblechelementen 32 angebrachten Wabendichtungen 38 und
dem Rotorarmbereich 25a der Plattform 22 unmöglich.
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US 5 630 703 offenbart ein
Kühlsystem
für Gasturbinenmaschinen.
Das Kühlsystem
weist ein sich axial erstreckendes Plenum auf, das einwärts jedes
Schaufel-Schwalbenschwanzes
vorgesehen ist, sowie eine thermische Isolationskammer, ausgebildet
durch einen Dichtungskörper,
vorgesehen über der äußeren Oberfläche von
Scheibenstangen. Das Kühlsystem
beinhaltet außerdem
auch ein hinteres Rückhalteelement,
das teilweise ein ringförmiges Plenum
in Fluidstromverbindung mit jedem der sich axial erstreckenden Plena
ausbildet.
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US 3 945 758 , welches den
Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart, offenbart ein System zum Kühlen und
Abdichten von Gasturbinen-Stator- und -Rotorschaufelstrukturen.
Jede der stationären Schaufeln
weist einen inneren Schirmblechbereich auf. Ein Gewebeelement ist
mittels einer Schraube an diesem inneren Schirmblechbereich befestigt.
Außerdem
sind Wandelemente auf der stromabwärtigen und der stromaufwärtigen Seite
des Gewebeelements mittels der Schraube an dem Schirmblech und dem
Gewebeelement befestigt. Die stromabwärtige Wand und die stromaufwärtige stationäre Wand
weisen jeweils abrasive Dichtungselemente auf. Diese Dichtungen
sollen den Strom heißer
Gase zwischen den Dichtungen und jeweiliger Schulterbereiche der Schaufelwurzeln
der sich bewegenden Schaufeln einschränken. Die Wandelemente erstrecken
sich an vorderen bzw. hinteren Endbereichen des inneren Schirmblechelements
in einer axialen Richtung dieses Elements.
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ZIEL DER ERFINDUNG
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Um
die oben erwähnten
Probleme zu lösen, ist
es ein hauptsächliches
Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Dichtungsvorrichtung für eine Gasturbine zu
schaffen, in welcher der Anbringbereich für die Wabendichtung so verändert ist,
dass selbst dann, wenn sich das innere Schirmblechelement nach einem
Betrieb der Gasturbine verformt hat, der Zwischenraum zwischen der
Wabendichtung und dem Armbereich der Plattform gegen eine Variation
oder Schwankung geschützt
werden kann, um es so zu ermöglichen,
den Zwischenraum des Dichtungsbereichs zu steuern.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Dichtungsvorrichtung mit
einer Struktur zu schaffen, die die Abdichtleistung weiter verbessern
kann, ohne durch die Verformung des inneren Schirmblechelements,
so wie sie oben beschrieben ist, beeinflusst zu werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Um
die oben erwähnten
Ziele zu erreichen, schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch
1. Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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(1)
Eine Dichtungsvorrichtung für
eine Gasturbine gemäß der vorliegenden
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie Armbereiche beinhaltet,
die von einem Dichtungsring zum festen Anbringen von inneren Schirmblechelementen
von stationären
Schaufeln hervorstehen, welche Armbereiche sich entlang von vorderen
bzw. hinteren Endbereichen dieser inneren Schirmblechelemente erstrecken,
gesehen in deren axialer Richtung, und Dichtungselemente, die an
den jeweiligen Armbereichen angebracht sind, um Dichtungsmechanismen
durch eine Zusammenarbeit mit Endbereichen von Plattformen von sich
bewegenden Schaufeln zu bilden, die angrenzend an den vorderen bzw.
hinteren Endbereich des inneren Schirmblechelements vorgesehen sind,
um so das Innere abzudichten, wenn die inneren Schirmblechelemente
einen Verbrennungsgaskanal bilden. Außerdem wird eine Wabendichtung
als das Dichtungselement verwendet.
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Mit
der Anordnung der vorliegenden Erfindung, wie sie in dem Abschnitt
(1) oben beschrieben ist, in welcher die Dichtungselemente an beiden
Armbereichen des Dichtungsrings angebracht sind, können die
Dichtungselemente vollständig
gegen den Einfluss einer Verformung der inneren Schirmblechelemente
geschützt
werden, selbst wenn die einzelnen inneren Schirmblechelemente sich
verformen, begleitet von einer positionellen Abweichung der inneren
Schirmblechelemente, weil die Armbereiche des Dichtungsrings jeweils
eine ringförmige
Gestalt haben, unabhängig
aufgebaut von den inneren Schirmblechelementen. Demzufolge können die
an den Armbereichen des Dichtungsrings angebrachten Dichtungselemente
nicht von der Verformung der inneren Schirmblechelemente beeinflusst
werden. So können
die zwischen den Dichtungselementen und den Endbereichen der Plattform
der sich bewegenden Schaufel ausgebildeten Zwischenräume auf
einem vorbestimmten Abmaß gehalten
werden. Demzufolge kann ein auf ein optimales Abmaß festgelegter Zwischenraum
selbst dann beibehalten werden, wenn der Betrieb der Gasturbine
begonnen hat. So kann die Steuerung dieses Zwischenraums signifikant
verbessert werden verglichen mit der herkömmlichen Dichtungsstruktur.
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In
anderen Worten kann mit der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung,
beschrieben in Paragraph (1), der Zwischenraum bei dem
Dichtungsbereich auf einen optimalen dimensionellen Wert festgelegt
werden, weil der Zwischenraum vor einer Schwankung geschützt werden
kann.
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(2)
Die Dichtungsvorrichtung für
eine Gasturbine gemäß der vorliegenden
Erfindung mit dem in dem obigen Paragraph (1) beschriebenen Aufbau
ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Endbereiche der
oben erwähnten
Plattform der oben erwähnten
sich bewegenden Schaufel mit einem Vorsprung versehen ist, der gegenüber dem
bereits erwähnten
Dichtungselement vorgesehen ist.
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Dank
der Anordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie sie in dem Absatz (2) beschrieben ist, in welcher
der Vorsprung an jedem Endbereich der Plattform der sich bewegenden
Schaufel vorgesehen ist, so dass er jedem Dichtungselement gegenüberliegt,
kann die Einstellung des Zwischenraums erleichtert werden. Durch
Vorsehen einer großen
Anzahl von Finnen bei jedem Vorsprung kann außerdem der Widerstand gegen
den Strom der ausströmenden
Luft weiter erhöht
werden, so dass es möglich
wird, die Menge der ausströmenden
Luft zu vermindern. Demzufolge kann die Leistungsfähigkeit der
Gasturbine verbessert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine teilweise geschnittene, schematische Ansicht, die eine Dichtungsvorrichtung
für eine
Gasturbine gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, d.h. eine Art und Weise zum Ausführen der
Erfindung, zeigt.
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2 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
eines Bereichs A in 1, der Details einer Dichtungsstruktur
zwischen einer Plattform einer sich bewegenden Schaufel und einem
inneren Schirmblechelement einer stationären Schaufel auf einer stromabwärtigen Seite
eines Verbrennungsgasstroms zeigt.
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3 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 2, die die
Beziehung zwischen in Übereinstimmung
mit den jeweiligen inneren Schirmblechelementen vorgesehenen Wabendichtungen und
einem Rotorarmbereich einer Dichtungsplatte einer sich bewegenden
Schaufel zeigt.
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4 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
eines Bereichs B in 1, die im Detail eine Dichtungsstruktur
zwischen der Plattform einer sich bewegenden Schaufel und einem
inneren Schirmblechelement einer stationären Schaufel auf der stromaufwärtigen Seite
des inneren Schirmblechelements zeigt, gesehen in Richtung des Verbrennungsgasstroms.
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5 ist
eine schematische Ansicht, die eine herkömmliche Dichtungsstruktur in
einer Gasturbine zeigt.
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6 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
eines Bereichs D in 5, die im Detail eine Dichtungsstruktur
zwischen der Plattform einer sich bewegenden Schaufel und einem
inneren Schirmblechelement einer stationären Schaufel auf der stromabwärtigen Seite
des inneren Schirmblechelements, gesehen in Richtung des Verbrennungsgasstroms, zeigt.
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7 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie E-E in 6, die die
Beziehung zwischen einer in Übereinstimmung
mit dem inneren Schirmblech vorgesehenen Wabendichtung und einem
in Übereinstimmung
mit der Plattform vorgesehenen Rotorarmbereich zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nun genauer mit Bezug auf das beschrieben,
was gegenwärtig
als bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung angesehen wird, und zwar mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
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In
der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen
gleiche oder entsprechende Teile in den einzelnen Ansichten. Außerdem werden
in der nun folgenden Beschreibung Ausdrücke wie "rechts". "links", "oben" und "unten" und dergleichen
der Bequemlichkeit halber verwendet; diese sollen nicht einschränkend verstanden
werden.
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1 ist
eine schematische Ansicht, die eine Dichtungsvorrichtung für eine Gasturbine
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, d.h. eine Art und Weise zum Ausführen der
Erfindung zeigt. In der Zeichnung bezeichnet Bezugsziffer 21 eine
sich bewegende Schaufel, 22 eine Plattform dieser Schaufel
und 24 einen Schaufelwurzelbereich. Die Bezugsziffern 11 und 12 bezeichnen
Rotorarmbereiche, die sich an einem vorderen bzw. einem hinteren
Ende der Plattform 22 befinden, gesehen in der axialen
Richtung, wobei der Rotorarmbereich 11 auf der stromaufwärtigen Seite
des Verbrennungsgasstroms in einer inneren Position vorgesehen ist,
verglichen mit der herkömmlichen
Turbine, während
der Rotorarmbereich 12, der sich auf der stromabwärtigen Seite
befindet, in einer äußeren Position
vorgesehen ist, verglichen mit der herkömmlichen Turbine. Die Bezugsziffern 13 und 14 bezeichnen
Dichtungsplatten, die einen Schaftbereich bedecken, worin die Dichtungsplatte 14 mit
einem integralen Armbereich 14a mit Finnen 14b versehen
ist.
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Die
Bezugsziffer 31 bezeichnet eine stationäre Schaufel, 32 ein
inneres Schirmblechelement dieser Schaufel, 33 einen Hohlraum
innerhalb des inneren Schirmblechelements 32, und 34 einen
Dichtungsbereich. Eine Labyrinthdichtung und dergleichen wird als
der Dichtungsbereich 34 verwendet, welcher sich nahe an
dem Wurzelschaufelbereich 24 der benachbarten drehbaren
sich bewegenden Schaufel 21 und diesem gegenüber befindet.
Die Bezugsziffer 35 bezeichnet eine Luftöffnung,
durch welche hindurch der Hohlraum 33 und der Raum um die benachbarte
sich bewegende Schaufel 21 herum miteinander kommunizieren.
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Die
Bezugsziffer 1 bezeichnet einen Dichtungsring mit einer
ringförmigen
Gestalt, der mit einem Armbereich 2 auf der stromaufwärtigen Seite des
Verbrennungsgasstroms versehen ist. Der Armbereich 2 befindet
sich nahe am Endbereich des inneren Schirmblechelements 32 und
erstreckt sich entlang einer gekrümmten Oberfläche des
Endbereichs, worin eine Wabendichtung 4b an einer unteren
Oberfläche
des Armbereichs 2 angebracht ist. In gleicher Art und Weise
ist ein Armbereich 3 auf der stromabwärtigen Seite der Richtung des
Verbrennungskraftstroms des Dichtungsrings 1 vorgesehen. Dieser
Armbereich 3 ist so vorgesehen, dass er sich entlang des
Endbereichs des inneren Schirmblechelements 32 erstreckt,
und eine als das Dichtungselement dienende Wabendichtung 4a ist
an der unteren Oberfläche
des Armbereichs 3 angebracht.
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2 ist
eine detaillierte Ansicht eines Bereichs A in 1 und
zeigt die stromabwärtige
Seite des inneren Schirmblechelements 32 der stationären Schaufel 31.
Mit Bezug auf die Figur ist der Dichtungsring 1 an den
inneren Schirmblechelementen 32 angebracht. Der Dichtungsring 1 ist
in einer ringförmigen
Gestalt ausgebildet und in zwei Teile aufgeteilt. Jeder Dichtungsring 1 hat
den Armbereich 3 und einen Vorsprung 5 auf der
Seite benachbart der sich bewegenden Schaufel 21 und ist
fest an den inneren Schirmblechelementen 32 mittels Schrauben 6 gesichert.
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Der
Armbereich 3 steht in Richtung der Plattform 22 hervor
und erstreckt sich entlang der inneren gekrümmten Oberfläche des
Endbereichs des inneren Schirmblechelements 32, und die
Wabendichtung 4a ist an der unteren Oberfläche des
Armbereichs angebracht. Eine große Anzahl von sich nach unten
hin öffnenden
Wabenkernen sind in der Wabendichtung 4a vorgesehen, und
der Rotorarmbereich 11 der Plattform 22 der sich
bewegenden Schaufel 21 befindet sich gegenüber der
offenen Oberfläche
der Wabendichtung. Eine große
Anzahl von Finnen 11a sind an der oberen Fläche des
Rotorarmbereichs 11 mit einem vorbestimmten Zwischenraum t, beispielsweise 1 mm, relativ
zu der Wabendichtung 4a angeordnet. Die Dichtungsplatte 13 der
sich bewegenden Schaufel 21 ist mit einem Arm 13a versehen,
der in Richtung des Dichtungsrings 1 hervorsteht, um eine
Abdichtung in Zusammenarbeit mit einem Vorsprung 5 zu bilden,
der in Übereinstimmung
mit der stationären
Schaufel 31 vorgesehen ist.
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3 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 2. Wie sich
aus der Zeichnung ergibt, ist der ringförmige Armbereich 3 des
Dichtungsrings 1 auf der inneren Seite von mehreren stationären Schaufeln 31 und
ihren inneren Schirmblechelementen angeordnet, die unabhängig in
einem kreisförmigen
Feld vorgesehen sind, und der kreisförmige Armbereich 3 ist
so vorgesehen, dass er sich entlang den Innenflächen der inneren Schirmblechelemente 32 erstreckt.
Die Wabendichtung 4a ist an der unteren Fläche des
ringförmig
gestalteten Armbereichs 3 kontinuierlich in einer ringförmigen Form
angebracht. Da die Wabendichtung 4a sperrig ist, ist sie
außerdem
in zwei Teile in der Umfangsrichtung geteilt an dem Armbereich 3 angebracht.
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In 3 sind
die inneren Schirmblechelemente 32 in dem Zustand, bevor
die Gasturbine in Betrieb gesetzt wird, durch durchgezogene Linien dargestellt.
Dabei sind die inneren Schirmblechelemente 32 jeweils in
vorbestimmten Positionen in Umfangsrichtung vorgesehen. Andererseits
sind, nachdem der Betrieb der Gasturbine begonnen hat, die inneren
Schirmblechelemente bei jeder stationären Schaufel verformt, wie
durch die durchbrochenen Linien angezeigt. Da die Wabendichtung 4a jedoch
an dem Armbereich 3 des Dichtungsrings 1 angebracht ist,
der separat unabhängig
von den inneren Schirmblechelementen 32 vorgesehen ist,
wie zuvor beschrieben, kann die Wabendichtung unbeeinflusst von
der Verformung der inneren Schirmblechelemente 32 bleiben,
und der Zwischenraum t zwischen
der Wabendichtung 4a und den Finnen 11a an dem
Rotorarmbereich 11 der Plattform 22, wie in 2 gezeigt,
kann auf einem vorbestimmten Abstand gehalten werden.
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4 ist
eine Detailansicht eines Bereichs B in 1 und zeigt
die inneren Schirmblechelemente 32 der stationären Schaufel 31 auf
der stromaufwärtigen
Seite des Verbrennungsgasstroms. Der an der inneren Seite der Endbereiche
der inneren Schirmblechelemente 32 angebrachte Dichtungsring 1 hat einen
hervorstehenden Armbereich 2, der ausgebildet ist durch
Verbiegen des Dichtungsrings 1 ungefähr in Gestalt eines L entlang
den gekrümmten Oberflächen der
inneren Schirmblechelemente, und die Wabendichtung 4b ist
an der unteren Fläche
des Dichtungsrings so angebracht, dass die offene Fläche der
Wabendichtung nach unten weist. Andererseits ist die oben erwähnte Dichtungsplatte 14 an
der Plattform 22 der sich bewegenden Schaufel 21 angebracht,
und der Dichtungsbereich 14a der Dichtungsplatte 14 steht
bis zu einer Position gegenüber
dem Armbereich 2 hervor, der in Übereinstimmung mit dem inneren
Schirmblechelement 32 vorgesehen ist. Finnen 14b sind
an dem Dichtungsbereich 14a vorgesehen und gegenüber der
Wabendichtung 4a mit einem vorbestimmten Abstand t angeordnet, der relativ
zu der Wabendichtung 4b beibehalten wird.
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Da
die Wabendichtung 4b auch an dem Armbereich 2 des
Dichtungsrings 1 angebracht ist, der separat unabhängig von
den inneren Schirmblechelementen 32 vorgesehen ist, wie
zuvor in Verbindung mit der Beziehung zwischen den inneren Schirmblechelementen 32 und
der an dem Armbereich 3 angebrachten Wabendichtung 4a mit
Bezug auf 3 beschrieben, kann die Wabendichtung
von der Verformung der inneren Schirmblechelemente unbeeinflusst
bleiben. Daher kann der Zwischenraum t zwischen
der Wabendichtung 4b und den Finnen 14b der Dichtungsplatte 14,
die an der Plattform 22 angebracht ist, wie in 4 dargestellt,
auf einem vorbestimmten Abstand gehalten werden.
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In
der oben beschriebenen Dichtungsstruktur strömt die mit Hochdruck ausströmende Luft 40 aus
dem Hohlraum 33 hinaus in den Niederdruck-Verbrennungsgaskanal
hinein durch den Raum zwischen der Seitenwand des Dichtungsrings 1 der
stationären
Schaufel 31 und der Dichtungsplatte 13 der sich
bewegenden Schaufel 21, und zwar über den Zwischenraum t zwischen der Wabendichtung 4a und
den Finnen 11a des Rotorarmbereichs 11 auf der
stromabwärtigen
Seite des inneren Schirmblechelements 32 der stationären Schaufel 31 des
Gasstroms (siehe 2). Wenn die mit Hochdruck ausströmende Luft 40 entlang
dem oben beschriebenen Weg strömt,
steigt der Widerstand gegen diesen Strom an. Demzufolge wird ein
Dichtungseffekt geschaffen zwischen der Wabendichtung 4a und
den Finnen 11a, die einander angrenzend angeordnet sind,
wobei verhindert wird, dass das Hochtemperatur-Verbrennungsgas in
das Innere der stationären
Schaufel 31 eintritt. In gleicher Art und Weise strömt die ausströmende Luft
aus durch den Raum zwischen der Wabendichtung 4b und den
Finnen 14b der Dichtungsplatte 14 auf der stromabwärtigen Seite der
sich bewegenden Schaufel 21, wodurch eine Dichtung für den Verbrennungskraftkanal
aufgrund des erhöhten
Widerstands gegen den Strom der ausströmenden Luft geschaffen wird.
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In
der Dichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
der Erfindung, die wie oben beschrieben arbeitet, werden die inneren Schirmblechelemente 32 der
stationären
Schaufeln 31 bei jeder stationären Schaufel verformt, nachdem der
Betrieb der Gasturbine begonnen hat, wie durch durchbrochene Linien
in 3 angezeigt. Da jedoch die Wabendichtungen 4a und 4b an
dem Armbereichen 2 und 3 des ringförmigen Dichtungsrings 1 angebracht
sind, der in zwei Teile aufgeteilt ist und separat und unabhängig von
den inneren Schirmblechelementen 32 vorgesehen ist, übt die Verformung
der einzelnen inneren Schirmblechelementen 32 oder die
Streuung mit Bezug auf die Anbringdimensionen und dergleichen keinen
Einfluss auf die Wabendichtungen 4a und 4b des
Dichtungsrings 1 aus. Demzufolge können die zwischen den Wabendichtungen 4a und
den Finnen 11a bzw. 14b definierten Dichtungszwischenräume t auf vorbestimmten Dimensionen gehalten
werden.
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Wie
sich aus der eben erfolgten Beschreibung ergibt, können gemäß der Erfindung
der vorliegenden Ausführungsform
die Zwischenräume t, die jeweils zwischen den
Wabendichtungen 4a und 4b und den Finnen 11a und 14b definiert
sind, welche in Übereinstimmung
mit der sich bewegenden Schaufel 21 vorgesehen sind und
auf optimale Abmaße
bei der Ausgestaltung für
die Herstellung und Montage der Gasturbine eingestellt werden, bei
den vorbestimmten Abmaßen
gehalten werden, unabhängig
von einer Verformung der inneren Schirmblechelemente 32 nach
dem Beginn des Betriebs der Gasturbine. Mit anderen Worten kann
eine Steuerung des Zwischenraums gewährleistet werden. Bei der herkömmlichen Vorrichtung
ist die Wabendichtung direkt an dem inneren Schirmblechelement 32 angebracht.
Daher verändert
sich der oben erwähnte
Zwischenraum aufgrund der Verformung des inneren Schirmblechelements 32 nach
dem Beginn des Betriebs der Gasturbine. Dieses Problem kann mit
der erfindungsgemäßen Struktur
gelöst
werden, wodurch eine Steuerung des Zwischenraums für die Dichtung
spürbar verbessert
werden kann.
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Weil
die oben erwähnten
Zwischenräume
akkurat gewählt
sind, kann außerdem
der Widerstand gegen den Strom der ausströmenden Luft weiter erhöht werden
durch Anordnen der mehreren hervorstehenden Finnen 11a und 14b in Übereinstimmung mit
der sich bewegenden Schaufel 21 gegenüber den Wabendichtungen 4a und 4.
Daher kann die Menge der ausströmenden
Luft gesenkt werden, und die Betriebsleistung der Gasturbine kann
verbessert werden.
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Außerdem kann
der Armbereich 2 des Dichtungsrings 1 in 4 durch
geteilte Elemente gebildet werden, um eine einfache Montage sicherzustellen.
Natürlich
kann der Dichtungsring 1 auch als integrale Struktur mit
den Armbereichen 2 und 3 ausgebildet sein.
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Die
in Übereinstimmung
mit der sich bewegenden Schaufel 21 vorgesehenen Finnen
können direkt
an dem Rotorarmbereich 11 angebracht sein, der integral
mit der Plattform 22 ausgebildet ist, oder alternativ an
der Dichtungsplatte 13 oder 14 angebracht sein,
die separat und unabhängig
von der Plattform 22 vorgesehen ist.
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In
der Struktur gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
der Erfindung sind außerdem
die Armbereiche 2 und 3, die in Übereinstimmung
mit den inneren Schirmblechelementen 32 der stationären Schaufeln 31 vorgesehen
sind, auf einer äußeren Seite
angeordnet, während
der Dichtungsbereich 14a und der Rotorarmbereich 11a,
die in Übereinstimmung
mit den sich bewegenden Schaufeln 21 vorgesehen sind, auf
einer inneren Seite vorgesehen sind. Demzufolge weisen die in Übereinstimmung
mit der stationären
Schaufel 31 vorgesehenen Wabendichtungen 4a und 4b nach
innen, während
die in Übereinstimmung
mit der sich bewegenden Schaufel 21 vorgesehenen Finnen 14b und 11a nach
außen weisen,
und daher sind diese einander gegenüberliegend angeordnet. Demzufolge
ist es genauso möglich,
die Armbereiche 2 und 3, die in Übereinstimmung
mit den inneren Schirmblechelementen 32 der stationären Schaufeln 31 vorgesehen
sind, auf der inneren Seite vorzusehen, während die Dichtungsbereiche 14a und
der Rotorarmbereich 11a, die in Übereinstimmung mit den sich
bewegenden Schaufeln 21 vorgesehen sind, auf der Außenseite vorgesehen werden.
Demzufolge weisen die in Übereinstimmung mit
den stationären
Schaufeln 31 vorgesehenen Wabendichtungen 4a und 4b nach
außen,
während
die in Übereinstimmung
mit den sich bewegenden Schaufeln 21 vorgesehenen Finnen 14b und 11a nach
innen weisen, und daher sind diese wiederum einander gegenüberliegend
angeordnet.
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, die gegenwärtig als bevorzugt angesehen werden,
und andere alternative Ausführungsformen sind
eben im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben worden.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nie auf diese Ausführungsformen
beschränkt, sondern
andere verschiedene Anwendungen und Modifikationen der Dichtungsvorrichtung
für die
Gasturbine können
von Fachleuten einfach erdacht und realisiert werden, ohne dass
der Bereich der vorliegenden Erfindung verlassen wird.