EP1180196A1 - Turbo-machine comprising a sealing system for a rotor - Google Patents

Turbo-machine comprising a sealing system for a rotor

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Publication number
EP1180196A1
EP1180196A1 EP00925282A EP00925282A EP1180196A1 EP 1180196 A1 EP1180196 A1 EP 1180196A1 EP 00925282 A EP00925282 A EP 00925282A EP 00925282 A EP00925282 A EP 00925282A EP 1180196 A1 EP1180196 A1 EP 1180196A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sealing
rotor
sealing element
blade
peripheral surface
Prior art date
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Granted
Application number
EP00925282A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1180196B1 (en
Inventor
Peter Tiemann
Michael Strassberger
Arnd Reichert
Dirk Lieser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP00925282A priority Critical patent/EP1180196B1/en
Publication of EP1180196A1 publication Critical patent/EP1180196A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1180196B1 publication Critical patent/EP1180196B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
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Classifications

    • 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
    • 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
    • F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
    • F01D11/006—Sealing the gap between rotor blades or blades and rotor

Definitions

  • the invention relates to a turbomachine with a sealing system for a rotor, which extends along an axis of rotation, the rotor having a first rotor blade and a second rotor blade adjoining the first rotor blade in the U direction of the rotor.
  • Rotatable rotor blades of turbomachines are attached in different configurations over the full circumference to the peripheral surface of a rotor shaft, which is formed, for example, by a rotor disk.
  • a rotor blade usually has an airfoil, a blade platform and a blade root with a fastening structure which is suitably received on the peripheral surface of the rotor shaft by a correspondingly complementary recess, which is produced, for example, as a circumferential groove or axial groove, and in this way the Laufetzaufei fixed.
  • gaps are formed by the respectively adjacent regions after inserting the rotor blades into the rotor shaft, which give rise to leakage flows of coolant or a hot action fluid driving the rotor when a turbine is in operation.
  • gaps occur, for example, between two adjacent blade platforms of rotor blades that are adjacent in the circumferential direction and between the peripheral surface of the rotor shaft and a blade platform radially adjacent to the peripheral surface.
  • intensive search is carried out for suitable sealing concepts that are resistant to the temperatures and the mechanical stress due to the considerable centrifugal forces the rotating system.
  • DE 198 10 567 AI shows a sealing plate for a rotor blade of a gas turbine. If cooling air that is supplied to the rotor blade escapes into the flow duct, this leads, among other things, to a reduction in the efficiency of the gas turbine.
  • the sealing plate which is inserted into a gap between the blade platforms of adjacent rotor blades, is intended to prevent the leakage flows due to the escape of cooling air.
  • the seal is carried out by means of various sealing pins, which are also installed between the blade platforms of two adjacent rotor blades. A large number of sealing elements is necessary in order to achieve the desired sealing effect against the escape of cooling air from the neighboring blade platforms.
  • a sealing concept for a rotor blade in a gas turbine is described in US Pat. No. 5,599,170.
  • An essentially radially extending gap and an essentially axially extending gap are formed by two adjacent adjacent rotor blades, which are fastened in a rotor disk that can be rotated about an axis on the peripheral surface of the rotor disk.
  • a sealing element seals the radial and at the same time the axial gap.
  • the sealing element is inserted into a cavity which is formed by the blade platforms of the moving blades.
  • Sealing element has a first and a second sealing surface which adjoins the axial or radial gap.
  • the sealing element also has a thrust surface that extends obliquely to the radial direction.
  • the thrust area immediately adjoins a reaction area that is called
  • Partial surface of a movable reaction element arranged in the cavity is formed.
  • the sealing effect is achieved by the centrifugal forces acting on the movable reaction element as a result of the rotation of the running disk.
  • the reaction element transmits a force to the oblique thrust surface, the radially directed force component of which on the sealing element causes the first sealing surface to seal the axial gap.
  • GB 905,582 and EP 0 761 930 AI each describe a turbomachine with a turbine rotor in disk construction, rotor blades using an axial one
  • Fir tree groove connection are attached to the rotor disks.
  • the rotor blades are axially fixed by means of fastening plates which are firmly attached to the face of the rotor disks, and a certain sealing effect against the entry of action fluid in the blade root groove area can also be achieved.
  • the object of the invention is to provide a sealing system for a turbomachine with a rotor which extends along an axis of rotation and which has a first rotor blade and a second rotor blade adjacent to the first rotor blade in the circumferential direction of the rotor. ben.
  • the sealing system should, in particular, ensure an effective limitation of the possible leakage flows through gap areas and spaces between the rotor, and be resistant to the thermal and mechanical loads that occur.
  • a turbomachine with a rotor extending along an axis of rotation, comprising a circumferential surface which is defined by the outer radial boundary surface of the rotor (25), and a receiving structure, as well as a first rotor blade and a second rotor blade, each having a blade root and a blade platform adjacent to the blade root, the blade root of the first rotor blade and the blade root of the second rotor blade being inserted into the receiving structure, so that the blade platform of the first rotor blade and the blade platform of the second rotor blade adjoin one another, and An intermediate space is formed between the blade platforms and the peripheral surface, a sealing system being provided on the peripheral surface in the intermediate space.
  • the invention is based on the consideration that when a turbomachine is in operation, the rotor is exposed to a flowing hot action fluid. As a result of the expansion, the hot action fluid does work on the rotor blades and sets them in rotation about the axis of rotation. Therefore, the rotor with the rotor blades is subjected to a very high thermal and mechanical load, in particular due to the centrifugal forces that occur as a result of the rotation.
  • a coolant for example cooling air, is used to cool the rotor and, in particular, the rotor blades, which is usually supplied to the rotor by means of suitable coolant supplies. Leakage flows of coolant as well as of hot action fluid - so-called gap losses - can occur in the gap.
  • An intermediate space is formed here by the peripheral surface, which here is defined by the outer radial boundary surface of the rotor is defined, as well as by the respective platforms, arranged radially outward of the circumferential surface, of two rotor blades arranged adjacent in the circumferential direction of the rotor.
  • These leakage flows have a very disadvantageous effect on the cooling efficiency and the mechanical installation strength (smooth running and creep resistance) of the moving blades in the receiving structure of the peripheral surface.
  • Leakage flows which are oriented along the axis of rotation (axial leakage flows), for example along the circumferential surface, are of particular importance in this context.
  • leakage flows perpendicular to the axis of rotation (radial leakage flows), which are directed along a radial direction and thus essentially perpendicular to the peripheral surface, must also be taken into account.
  • the invention shows a new way of effectively sealing a rotor with a first rotor blade and with a second rotor blade adjoining the first rotor blade in the circumferential direction of the rotor in relation to possible leakage flows in a turbomachine. Both axial and radial leakage flows are taken into account.
  • This is achieved in that the sealing system is arranged in the intermediate space on the peripheral surface of the rotor. Due to the specified configuration, the sealing system seals the intermediate space that is formed between the blade platforms and the peripheral surface. The space extends in the radial and axial directions and in the circumferential direction of the rotor.
  • the axial extent of the gap is generally dominant here, and its extent in the circumferential direction is greater than the radial dimension.
  • the exact geometry of the intermediate space is determined by the special design of the adjoining blade platforms and the peripheral surface.
  • the design of the specified sealing system can be individually adapted to the respective geometry and the requirements with regard to the leakage flows to be limited.
  • a major advantage over conventional sealing concepts results from the arrangement of the sealing system on the peripheral surface. This makes it possible for the sealing system to adjoin the circumferential surface directly and to produce a sealing effect. This is particularly well suited to preventing leakage currents in the axial direction along the peripheral surface. For example, the entry of a hot action fluid, for example the hot gas in a gas turbine, into the intermediate space is largely prevented, and an axially directed flow in the intermediate space along the peripheral surface is considerably reduced.
  • the sealing system can be dimensioned in the radial direction so that it directly adjoins the adjacent blade platforms and a sealing effect is achieved. In this way, an axial leakage flow is practically completely prevented.
  • the sealing system is provided on the circumferential surface, it is not necessarily permanently coupled to a rotor blade. Assembly or repair work on a moving shoe, such as replacing a moving shoe, is therefore possible without great effort. The sealing system remains unaffected and can therefore be used several times.
  • the rotor has a rotor in the turbomachine which comprises the circumferential surface and the receiving structure, the circumferential surface having a first circumferential surface edge and a second circumferential surface edge opposite the first circumferential surface edge along the axis of rotation, and the receiving structure having a first rotor disk groove and an in Has the second disk groove objected to the first disk disk groove, and the blade root of the first rotor blade is inserted into the first disk disk groove and the root of the second rotor blade is inserted into the second disk groove.
  • the attachment of the rotatable blades is such that they can absorb the blade stresses by flow and centrifugal forces as well as by blade vibrations with high certainty during operation of the turbomachine and can transmit the occurring forces to the rotor and finally the entire rotor.
  • the rotor blade can be fastened, for example, by means of axial grooves, each rotor blade being clamped individually into a rotor disk groove which is provided for this purpose and extends essentially in the axial direction.
  • axial compressor rotor blades of compressors simple fastening of the rotor blade, for example with a dovetail or Laval foot, is possible.
  • the axial fir tree foot is also an option.
  • the axial fir tree attachment is preferably also used for thermally highly loaded blades in gas turbines.
  • the peripheral surface has a first peripheral surface edge and a second peripheral surface edge as partial regions.
  • the first peripheral surface edge is arranged upstream and the second peripheral surface edge is arranged downstream, for example.
  • this geometrical division enables the sealing system to be designed and arranged on different partial areas of the peripheral surface.
  • the sealing system is preferably arranged on the first peripheral surface edge and / or on the second peripheral surface edge.
  • the arrangement of the sealing system on the first, for example upstream, peripheral surface edge primarily limits the entry of flowing hot action fluid into the intermediate space and thus prevents damage to the rotor blade.
  • the arrangement of the sealing system on the second, downstream, peripheral surface edge serves primarily to largely prevent the escape of coolant, for example cooling air in the intermediate space under a certain pressure, in the axial direction along the peripheral surface via the second peripheral surface edge into the flow channel. Since the hot action fluid relaxes in the flow direction, the pressure of the hot action fluid in the flow direction is continuously reduced.
  • a coolant in the intermediate space which is under a certain pressure will therefore emerge from the intermediate space in the direction of the lower ambient pressure, that is to say on the downstream peripheral surface edge.
  • the arrangement of the sealing system on the first peripheral surface edge and on the second peripheral surface edge closes the space and therefore offers great security against both the entry of hot action fluid into the space and the exit of coolant from the space.
  • a peripheral surface central region is preferably formed on the peripheral surface and is bordered in the axial direction by the first peripheral surface edge and the second peripheral surface edge, the sealing system being arranged at least partially on the peripheral surface central region.
  • the peripheral surface center region forms a partial region of the peripheral surface.
  • the sealing system preferably has a sealing element that extends in the circumferential direction.
  • the intermediate space extends essentially in the radial and axial directions and in the circumferential direction of the rotor.
  • a sealing element in the intermediate space, which extends along the circumferential direction of the rotor, is particularly well suited to hindering possible axial leakage flows of coolant and / or also of hot action fluid with high efficiency.
  • an upstream axial leakage flow for example a hot gas from the flow anal of a gas turbine, which spreads along the circumferential surface, is effectively hindered by the sealing element.
  • the leakage flow is delayed by the obstacle in the gap and finally come to a standstill on the side of the sealing element facing the leakage flow (simple throttle).
  • the side of the sealing element facing away from the leakage flow and the part of the intermediate space adjoining it in the axial direction is already effectively protected by the simple sealing element against exposure to the leakage medium, for example hot action fluid or coolant.
  • a significant improvement of the simple solution described above b with a sealing element extending in the circumferential direction results from the combination of the sealing element with one or more further sealing elements.
  • at least one further sealing element is provided, which extends in the circumferential direction and is arranged axially spaced from the sealing element.
  • This multiple arrangement of sealing elements significantly reduces possible leakage flows in the intermediate space.
  • the intermediate space is very effectively protected in particular from a possible entry of hot action fluid both from the upstream region of higher pressure and from the downstream region of lower pressure of the flow channel.
  • the sealed space can be used for a coolant, such as cooling air.
  • the coolant is supplied to the intermediate space under pressure and is used above all for efficient internal cooling of the thermally highly loaded rotor, the blade platform and the blade blade radially adjacent to the blade platform.
  • Another advantageous use of the pressurized coolant in the intermediate space is to utilize its blocking action against the hot action fluid in the flow channel.
  • the structural design of the sealing elements and the choice of the pressure of the coolant in the intermediate space is sufficient that the pressure difference between the coolant and the hot action fluid is sufficiently small but high enough to achieve a barrier effect against the hot action fluid.
  • the pressure of the coolant in the intermediate space has to be only slightly above the upstream pressure of the hot action fluid. The greater the sealing effect of the sealing elements, the less possible residual leakage flows of coolant into the flow channel.
  • the sealing element preferably engages in a recess, in particular in a groove, in the peripheral surface. Securing the sealing element against falling out and / or securing the sealing element against being thrown out when centrifugal force acts in stationary operation or when the turbomachine is subjected to transient loads is achieved in that the sealing element engages in a suitable recess.
  • the recess also produces a sealing surface on the peripheral surface, which is expediently designed as a partial surface of the recess. In the case of a groove, this sealing surface is designed, for example, on the groove base. To achieve the best possible sealing effect when the sealing element engages, the sealing surface is produced with a correspondingly low and well-defined surface roughness. After the actual production of the groove, for example by removing material from the peripheral surface by means of a milling or turning process, a sealing surface with the desired roughness can be created on the groove base by polishing.
  • the sealing element is preferably movable in the radial direction. It is thereby achieved that the sealing element moves away from the axis of rotation of the rotor in the radial direction under the influence of centrifugal force. This property is used in a targeted manner to achieve a significantly improved sealing effect on the blade platform of a moving blade.
  • the sealing element comes into contact with centrifugal force is clocked to the blade platforms radially spaced from one another in the circumferential direction and is firmly pressed onto the blade platforms.
  • the radial mobility of the sealing element can be ensured by dimensioning the recess and the sealing element accordingly.
  • Another advantage is that the sealing element for possible maintenance purposes or in the event of a failure of the blade without additional tools and without the risk of caking of the sealing element due to an oxidizing or corrosive attack at high operating temperatures can be easily removed and replaced if necessary.
  • a certain tolerance of the sealing element, which engages in the recess, in particular in the groove, is very useful because it allows thermal expansion and thus thermally induced stresses in the rotor are avoided.
  • the sealing element preferably comprises a first partial sealing element and a second partial sealing element, the first partial sealing element and the second partial sealing element intermeshing.
  • the partial sealing elements can be designed so that they perform a partial sealing function for different areas to be sealed in the space in a special way. Such different areas in the intermediate space are formed, for example, by suitable sealing surfaces on the groove base, on the blade platform of the first rotor blade or on the blade platform of the second rotor blade.
  • the partial sealing elements are complemented by their arrangement to form a pair of partial sealing elements to form a sealing element, the sealing effect of the pair being greater than that of a partial sealing element.
  • a particularly adapted design of the partial sealing elements to the areas to be sealed in the intermediate space means that the sealing effect of the paired partial sealing elements is greater than can be achieved, for example, with a one-piece sealing element.
  • the first partial sealing element and the second partial sealing element are preferably movable in the circumferential direction relative to one another. This provides a customized system of partial sealing elements.
  • the relative movement of the partial sealing elements in the circumferential direction enables an adapted interlocking of the partial sealing elements, depending on the thermal and / or mechanical load on the rotor.
  • the adapted system of partial sealing elements can be designed so that it adjusts itself to a certain extent under the action of external forces, such as centrifugal force and normal and bearing forces, in order to develop its sealing effect. Furthermore, possible thermally or mechanically induced stresses are compensated much better by the movable pair of partial sealing elements.
  • the first partial sealing element and the second partial sealing element each have a disk sealing edge adjacent to the peripheral surface and a platform sealing edge adjacent to the blade platform.
  • the respective platform sealing edge can further be functionally subdivided into platform part sealing edges.
  • a first platform partial sealing edge and a second platform partial sealing edge can be provided, the first platform partial sealing edge on the blade platform of the first rotor blade and the second
  • Platform part sealing edge adjoins the blade platform of the second rotor blade.
  • This functional subdivision makes it possible to easily adapt the partial sealing elements to the respective installation geometry of the first and second rotor blades in the receiving structure.
  • a corresponding design of the partial sealing element ensures that the disk sealing edge seals against the circumferential surface and seals the platform sealing edge against the blade platform of the rotor blade, with the best possible positive fit being produced.
  • a particularly effective seal is achieved with the paired arrangement of the first and second partial sealing elements to form a sealing element.
  • the first and the second partial sealing elements preferably overlap, the platform sealing edge and the disc sealing edge of the first partial sealing element being adjacent to the platform sealing edge or disc sealing edge of the second partial sealing element.
  • the sealing element is preferably made of a heat-resistant material, in particular of a nickel-based or cobalt-based alloy. These alloys also have sufficient elastic deformation properties. It is thus achieved that the material of the sealing element is selected to match the material of the rotor in order to avoid contamination or diffusion damage and to ensure a uniform thermal expansion of the rotor, in particular the blade platform of the rotor blade.
  • the sealing system has a labyrinth sealing system, in particular a labyrinth gap sealing system.
  • the mode of operation of a labyrinth sealing system is based on throttling the hot action fluid and / or the coolant in the sealing system as effectively as possible and thus largely suppressing an axially directed leakage flow (leakage mass flow) through the intermediate space.
  • a residual leakage flow through existing sealing gaps, as they generally occur with labyrinth gap seals, can be calculated taking into account the so-called bridging factor.
  • labyrinth gap sealing systems With the same flow parameters in front of and behind the seal and the same main dimensions of the labyrinth sealing system (sealing gap diameter, sealing gap width, total axial length of the seal) labyrinth gap sealing systems, which are also referred to as see-through seals, have leakage flow through the sealing gap that is up to 3.5 times greater than that of so-called comb-groove sealing systems. Due to the remaining sealing gap, labyrinth gap sealing systems have the great advantage over the comb-groove sealing systems that they are suitable even for large thermally and / or mechanically induced relative expansions in the rotor.
  • the sealing system is preferably produced in one piece, in particular by removing material from the running disk.
  • a design of the sealing system e.g. as a labyrinth sealing system
  • this is realized by at least two sealing elements extending in the circumferential direction of the running disk and axially spaced apart from one another on the circumferential surface.
  • These sealing elements can be implemented by throttle plates turned from solid.
  • the one-piece production method has the advantage that no additional connecting element is required between the labyrinth sealing system and the peripheral surface. In terms of process engineering, machining of the running disk and the production of the labyrinth sealing system can thus be carried out in one step and on a lathe, which is very inexpensive.
  • thermally induced stresses between the running disk and the labyrinth sealing system are irrelevant because only one material is used.
  • Alternative configurations of the sealing element for example by means of a throttle plate welded onto the running disk, or by means of a throttle plate that is caulked into a groove in the peripheral surface, are also possible.
  • the sealing element preferably has a sealing tip, in particular a knife edge, at its outer radial end.
  • Residual leakage flows through the intermediate space are decisively influenced by the seal gap width that can be implemented, ie, for example, the distance between the outer radial end of the sealing element and the adjoining seal. tendency bucket platform.
  • the seal gap width In order to make the sealing gap width as small as possible, the outer radial end of the sealing element is sharpened.
  • a sealing gap can also be bridged by producing the sealing tip or the knife edge with a small allowance compared to the radial installation dimension of the blade platform. By rubbing the sealing tip or the knife edge onto the blade platform, the sealing gap is bridged when the rotor blade is inserted into the receiving structure, for example in an axial groove of a rotor disk.
  • a gap sealing element for sealing an essentially axially extending gap, the gap being formed between the blade platform of the first rotor blade and the blade platform of the second rotor blade and being in flow communication with the intermediate space.
  • the gap sealing element prevents leakage current from occurring through the gap.
  • Such a leakage flow is directed essentially radially and can be oriented radially inward both from the interspace through the gap radially and through the gap into the interspace.
  • the flow channel of the turbomachine for example of a compressor or a gas turbine
  • the gap sealing element prevents the entry of the action fluid, for example of the hot gas, in a gas from a gas.
  • turbine prevented by the gap radially inwards into the space.
  • the gap sealing element prevents coolant, for example cooling air, from escaping radially outward from the intermediate space through the gap into the flow channel.
  • a cavity can also adjoin the gap radially outwards, which is formed by the first and second rotor blades adjoining one another in the circumferential direction (so-called box design of a rotor blade).
  • the gap sealing element on the one hand prevents the possible entry of hot action fluid from the intermediate space through the gap radially outward into the cavity.
  • the cavity sealed by the gap sealing element can be acted upon with a coolant, for example cooling air. This is pressurized in the cavity and is available, for example, for efficient internal cooling of the thermally highly loaded rotor blade or for other cooling purposes. Another advantageous use of the pressurized coolant in the
  • Cavity consists in utilizing its barrier effect against the hot action fluid in the flow channel.
  • the gap sealing element is preferably produced by a gap sealing plate which has a gap sealing edge which engages in the gap under the action of centrifugal force and closes the gap.
  • the design of the gap sealing element as a gap sealing sheet is a simple and inexpensive solution. For example, a configuration as a thin metal strip that has a longitudinal axis and a transverse axis is possible.
  • the gap sealing edge extends essentially centrally on the metal strip along the longitudinal axis and can be produced in a simple manner by bending the metal strip.
  • the gap sealing element is advantageously arranged in the intermediate space. During operation of the turbomachine, the gap sealing element then becomes rigid as a result of the rotation by the centrifugal force directed radially outwards pressed against the adjoining vane platform, the gap sealing edge engaging in the gap and sealing it effectively.
  • the gap sealing element is preferably made of a highly heat-resistant material, in particular of a nickel-based or cobalt-based alloy. These alloys also have sufficient elastic deformation properties.
  • the material of the gap sealing element is selected to match the material of the rotor, as a result of which contamination or diffusion damage are avoided. Furthermore, a uniform thermal expansion or contraction of the rotor, in particular the blade platform of the rotor blade, is ensured.
  • the gap sealing element preferably borders radially on the sealing system.
  • the combination of the gap sealing element with a sealing system arranged on the circumferential surface, in particular with a labyrinth sealing system results in a particularly effective sealing of the intermediate space against possible leakage flows of hot action fluid and / or of coolant. In particular, this maintains a centrifugal force-supported sealing effect of the gap sealing element for sealing an axially extending gap.
  • the sealing system reduces the essentially axially directed leakage flows, while the gap sealing element reduces the essentially radially directed leakage flows. This functional separation also enables flexible design adaptation to different rotor geometries without any problems.
  • the gap sealing element and the sealing system thus complement each other very effectively.
  • the receiving structure is produced by a circumferential groove, the circumferential surface having a first circumferential surface and a circumferential groove along the axis of rotation of the first circumferential surface. has opposite second peripheral surface, which axially adjoins the peripheral groove, the sealing system being provided on the first and / or on the second peripheral surface in the intermediate space.
  • the fastening of the rotor blades must absorb the blade stresses by flow and centrifugal forces as well as by blade vibrations with a high degree of certainty, and transmit the forces that occur to the rotor disk and finally to the entire rotor.
  • rotors in the disk construction must be prevented by special design measures from bending the rotor disk in the region of the first and second peripheral surfaces at the level of the peripheral groove. This can be done, for example, with the aid of a running disk which is more solid at the level of the circumferential groove, a hooked hammer head foot or a hooked rider foot. A more favorable power transmission to the running disk is e.g. achieved by the peripheral fir tree attachment.
  • the specified concept for sealing the intermediate space can in any case be very flexibly transferred to a rotor, the rotor blade of which is fastened in a circumferential groove.
  • the turbomachine is preferably a gas turbine
  • the invention is explained in more detail by way of example below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. Some of them show schematically and simplified:
  • FIG. 1 shows a half section through a gas turbine with a compressor, combustion chamber and turbine
  • FIG. 2 shows a perspective view of a section of a rotor of a rotor
  • FIG. 3 shows a perspective view of a section of a running disk with inserted moving blade
  • FIG. 4 shows a side view of a moving blade with a sealing system
  • FIG. 5A-5D show different views of a first partial sealing element of a sealing element shown in FIG. 4,
  • FIG. 6A-6D show different views of a second partial sealing element of a sealing element shown in FIG. 4,
  • FIG. 9 shows a side view of a rotor blade with a labyrinth sealing system
  • FIG. 10 shows a side view of a moving blade with an alternative embodiment of the lamina sealing system to FIG. 9, 11 shows a perspective view of a section of a running disk with inserted moving blade and with a gap sealing element,
  • FIG. 12 shows a detail of a view of the arrangement shown in FIG. 11 along the section line XII-XII,
  • FIG. 13 shows a perspective view of a rotor shaft with circumferential grooves
  • FIG. 14 shows a sectional view of a section of a rotor with a circumferential groove and with an inserted rotor blade
  • FIG. 15 shows a sectional view of a section of a rotor with an alternative embodiment of the blade attachment to FIG. 14.
  • FIG. 1 shows a half section through a gas turbine 1.
  • the gas turbine 1 has a compressor 3 for combustion air, a combustion chamber 5 with burners 7 for a liquid or gaseous fuel, and a turbine 9 for driving the compressor 3 and a generator (not shown in FIG. 1).
  • stationary guide vanes 11 and rotatable rotor blades 13 are arranged on respective radially extending rings, not shown in half section, along the axis of rotation 15 of the gas turbine 1.
  • a successive pair along the axis of rotation 15 of a ring of guide blades 11 (guide blade ring) and a ring of rotor blades 13 (rotor blade ring) is referred to as a turbine stage.
  • Each guide blade 11 has a blade platform 17 which is arranged to fix the relevant guide blade 11 to the inner turbine housing 19.
  • the blade platform 17 represents a wall element in the turbine 9.
  • the blade Platform 17 is a thermally highly stressed component, which forms the outer boundary of the flow channel 21 in the turbine 9.
  • the rotor blade 13 is fastened on the turbine rotor 23 arranged along the axis of rotation 15 of the gas turbine 1 via a corresponding blade platform 17.
  • the turbine rotor 23 can be assembled, for example, from a plurality of rotor disks, not shown in FIG. 1, which receive the rotor blades 13, which are held together by a tie rod, not shown, and centered on the axis of rotation 15 in a tolerant manner against thermal expansion by means of serration teeth.
  • the turbine rotor 23 forms, together with the rotor blades 13, the rotor 25 of the turbomachine 1, in particular the gas turbine 1.
  • air L is sucked in from the surroundings.
  • the air L is compressed in the compressor 3 and thereby preheated at the same time.
  • the combustion chamber 5 the air L is brought together with the liquid or gaseous fuel and burned.
  • a portion of the air L previously extracted from the compressor 3 from suitable withdrawals 27 serves as cooling air K for cooling the turbine stages, the first turbine stage, for example, being subjected to a turbine inlet temperature of approximately 750 ° C. to 1200 ° C.
  • the hot action fluid A is clamped and cooled, hereinafter referred to as hot gas A, which flows through the turbine stages and thereby sets the rotor 25 in rotation.
  • FIG. 2 shows a perspective view of a section of a rotor 29 of a rotor 25.
  • the rotor 29 is centered along the axis of rotation 15 of the rotor 25.
  • the rotor disk 29 has a receiving structure 33 for fastening rotor blades 13 of the gas turbine 1.
  • the receiving structure 33 is produced by recesses 35, in particular by grooves, in the running disk 29.
  • the recess 35 is designed as an axial disk groove 37, in particular as an axial fir tree groove.
  • the running disk 29 has a peripheral surface 31 which is arranged at the outer radial end of the running disk 29.
  • the peripheral surface 31 is through the outer radial boundary surface of the rotor 25, or the rotor 29, defined.
  • the peripheral surface 31 defined in this way does not include the receiving structure 33 designed as an axial disk groove 37.
  • a first peripheral surface edge 39A and a second peripheral surface edge 39B are formed on the peripheral surface 31.
  • the first peripheral surface edge 39A lies along the axis of rotation 15 opposite the second peripheral surface edge 39B on the peripheral surface 31.
  • a peripheral surface center region 41 is formed on the peripheral surface 31 and is bordered in the axial direction by the first peripheral surface edge 39A and the second peripheral surface edge 39B.
  • FIG. 3 A perspective view of a section of a rotor disk 29 with an inserted rotor blade 13A is shown in FIG. 3.
  • the running disk 29 has over its full circumference open running disk grooves 37A, 37B towards its peripheral surface 31, which run essentially parallel to the axis of rotation 15 of the rotor 25, but can also be placed obliquely thereto.
  • the disk grooves 37A, 37B are equipped with undercuts 59.
  • a blade 13A with its blade root 43A is inserted into a disk groove 37A along the direction of use 57 of the disk groove 37A.
  • the blade root 43A is supported with longitudinal ribs 61 on the undercuts 59 of the disk groove 37 ⁇ .
  • the rotor blade 13A is held securely against the centrifugal forces occurring in the direction of the longitudinal axis 47 of the rotor blade 13A when the rotor disk 29 rotates about the axis of rotation 15.
  • the moving blade 13A Radially outward along the longitudinal axis 47 of the blade root 43A, the moving blade 13A has a widened area, the so-called blade platform 17A.
  • the blade platform 17A has a disk-side base 63 and an outer side 65 opposite the disk-side base 63.
  • the hot gas A required to operate the rotor 25 flows past the airfoil 45 and thereby generates a torque on the rotor 29.
  • the airfoil 45 of the rotor 13A requires an internal cooling system, which is not shown in FIG.
  • a coolant K for example cooling air K
  • a feed line not shown
  • suitable supply lines of the internal cooling system likewise not shown in FIG. 3.
  • a sealing system 51 is provided in order to prevent the coolant K, in particular the cooling air K, from escaping prematurely in the region of the blade root 43A and the blade platform 17.
  • the sealing system 51 is arranged on the peripheral surface 31 on the second peripheral surface edge 39B.
  • the sealing system 51 has a sealing element 53 which extends in the circumferential direction of the running disk 29.
  • Another sealing element 55 is provided and extends axially spaced from the sealing element 53 in the circumferential direction of the running disk 29.
  • the sealing element 53 and the further sealing element 55 each engage in a recess 35, in particular in a groove, in the circumferential surface 31.
  • the sealing system 51 seals the intermediate space 49, which is inserted between the blade platform 17A of the rotor blade 13A and a blade platform 17B of a second rotor blade 13B, which is shown in broken lines and into a second rotor disk groove 37B, which is spaced apart in the circumferential direction of the rotor disk 29 from the first rotor disk groove 37A and the peripheral surface 31 is formed.
  • FIG. 4 shows a side view of a rotor blade 13 with a sealing system 51.
  • the sealing system 51 is a partial section in FIG Figure 4 illustrates.
  • the sealing system 51 is arranged on the first peripheral surface edge 39A and on the second peripheral surface edge 39B in the intermediate space 49.
  • the first peripheral surface edge 39A is located upstream on the peripheral surface 31 of the running disk 29 and the second peripheral surface edge 39B is located downstream.
  • the arrangement of the sealing system 51 on the first, upstream, peripheral surface edge 39A primarily limits the entry of flowing hot gas A into the intermediate space 49. This prevents damage to the rotor blade 13 and the running disk 29 in the region of the peripheral surface 31.
  • the arrangement of the sealing system 51 on the second, circumferential surface edge 39B arranged downstream serves primarily to prevent the exit of a coolant K, for example cooling air K under a certain pressure in the intermediate space 49, in the axial direction along the circumferential surface 31 via the second circumferential surface edge 39B in the flow channel as efficiently as possible.
  • a coolant K for example cooling air K under a certain pressure in the intermediate space 49
  • the hot gas A expands in the direction of flow.
  • the pressure of the hot gas A is continuously reduced in the direction of flow.
  • a coolant K under a certain pressure in the intermediate space 49 will therefore emerge from the intermediate space 49 in the direction of the lower ambient pressure, that is to say at the second circumferential surface edge 49B arranged downstream.
  • the sealing system 51 on the first peripheral surface edge 39A and on the second peripheral surface edge 39B seals the intermediate space 49 in both directions. This configuration therefore offers great security both against the entry of hot gas A into the intermediate space 49 and against the exit of coolant K from the intermediate space 49.
  • the sealing system 51 On the first peripheral surface edge 39A, the sealing system 51 has a sealing element 53 which extends in the circumferential direction of the running disk 29. The sealing element 53 engages in a recess 35, in particular in a groove which is machined into the peripheral surface 31. On the second The edge surface 39B, the sealing system 51 has a sealing element 53 which extends in the circumferential direction. Another sealing member 55 is provided on the second peripheral surface edge 39B. The further sealing element 55 extends in the circumferential direction of the running disk 29 and is arranged axially spaced from the sealing element 53.
  • the configuration of the sealing system 51 by means of one or more sealing elements 53, 55 is particularly well suited to hinder possible axial leakage flows of coolant K and / or hot gas A in the intermediate space 49 with increased efficiency.
  • an upstream axial leakage flow e.g. of the hot gas A from the flow channel of a gas turbine 1, which flows into the intermediate space 49 via the first peripheral surface edge 39A along the peripheral surface 31, effectively hampered by the sealing system 51 arranged on the first peripheral surface edge 39.
  • the occurrence of an axial leakage flow which is directed out of the intermediate space 49 along the second peripheral surface edge 39B, is reliably prevented by the obstacle in the form of the sealing elements 53, 55.
  • the sealed intermediate space 49 can thus be used well for a coolant K, for example cooling air K.
  • a coolant K for example cooling air K.
  • This can be pressurized and then for efficient internal cooling of the thermally highly loaded rotor 25, in particular the blade platform 17 and the blade blade adjoining the blade platform along the longitudinal axis 47 45, can be used.
  • a further advantageous use of the pressurized coolant K in the intermediate space 49 is in the blocking effect with respect to the hot gas A in the flow channel. This blocking effect of the coolant K largely prevents the entry of hot gas A into the intermediate space 49.
  • the sealing elements 53, 55 are each arranged in the recess 35 so as to be movable in the radial direction, so that, when the rotor 25 is in operation, the sealing effect 53, 55 as a result of the action of centrifugal force has an improved sealing effect compared to conventional designs. Under the action of the centrifugal force, the sealing elements 53, 55 will move radially outward parallel to the longitudinal axis 47. In this case, the disk-side base 63 of the blade platform 17 is sealed very effectively against possible axial leakage flows out of the intermediate space 49 or into the intermediate space 49. The radial mobility of the sealing elements 53, 55 can be ensured by appropriate design of the recess 35 and the sealing element 53, 55.
  • the sealing elements 53, 55 can also be removed and replaced if necessary for possible maintenance purposes or in the event of a failure of the rotor blade 13 without additional tools and without the risk of the sealing element 53 caking due to an oxidizing or corrosive attack at high operating temperatures.
  • the sealing element 53, 55 has a first partial sealing element 67A and a second partial sealing element 67B.
  • the first partial sealing element 67A and the second partial sealing element 67B engage in one another.
  • the partial sealing elements 67A, 67B complement each other in a special way due to their paired arrangement to form a sealing element 53, 55, the achieved sealing effect of the paired partial sealing elements 67A, 67B being greater than that of an individual partial sealing element 67A, 67B.
  • a particularly advantageous embodiment of the partial sealing elements 67A, 67B on the areas to be sealed in the intermediate space 49 ensures that the sealing effect achieved by the paired arrangement is greater than it would be possible to achieve with a one-piece sealing element 53.
  • a possible The particularly advantageous embodiment of the partial sealing elements 67A, 67B is presented below with reference to FIGS. 5A to 5D and FIGS. 6A to 6D.
  • the sealing element 53, 55 shown in FIG. 4 is composed of two interlocking partial sealing elements 67A, 67B.
  • the first partial sealing element 67A is shown in different views in FIGS. 5A to 5D:
  • FIG. 5A shows a perspective view of the first partial sealing element 67A.
  • the first partial sealing element 67A has a disc sealing edge 69 and a platform sealing edge 71 opposite the disc sealing edge 69.
  • the disc sealing edge 69 borders on the peripheral surface 31 and the platform sealing edge 71 on the disc-side base 63 of the blade platform 17.
  • FIG. 5B shows a view of the window sealing edge 71 of the first partial sealing element 67A
  • FIG. 5C a top view of the first partial sealing element 67A
  • FIG. 5D a side view.
  • the platform sealing edge 71 has a first platform part sealing edge 71A and a second platform part sealing edge 71B. This subdivision of the platform sealing edge 71 into two platform part sealing edges 71A, 71B enables a simple structural adaptation of the first
  • Partial sealing element 67A to the respective installation geometry of a rotor blade 13 and a further rotor blade 13B in a rotor disk 29 (cf. FIG. 3 and FIG. 4).
  • the second partial sealing element 67B is configured in a corresponding manner.
  • FIGS. 6A to 6D show different views of the second partial sealing element 67B of a sealing element 53 shown in FIG. 4.
  • the second partial sealing element 67B has a pane sealing edge 69 and a platform sealing edge 71 opposite the pane sealing edge 69.
  • the platform sealing edge 71 is further in the platform part sealing edges 71A, 71B functionally subdivided.
  • a first platform part sealing edge 71A and a second platform part sealing edge 71B are provided.
  • Each of the partial sealing elements 67A, 67B is designed in such a way that its respective center of mass is arranged adjacent to exactly one of the platform partial sealing edges 7LA, 71B assigned to the relevant partial sealing element 67A, 67B. This is achieved by a stepped design of each of the partial sealing elements 67A, 67B with an area of smaller material thickness and with an area of greater material thickness, each area being assigned to exactly one platform part sealing edge 7LA, 71B.
  • This special configuration of the partial sealing elements 67A, 67B ensures that the disk sealing edge 69 seals well against the peripheral surface 31 and the platform sealing edge 71, or respectively each of the platform partial sealing edges 7LA, 71B, seals against the blade platform 17 of the moving blade 13, a positive fit and improved mechanical stability is established.
  • the first partial sealing member 67A and the second partial sealing member 67B become one
  • the partial sealing elements 67A, 67B are designed such that they engage and overlap in the installed state, the platform sealing edge 71 and the disc sealing edge 69 of the first partial sealing element 67A adjoining the platform sealing edge 71 and disc sealing edge 69 of the second partial sealing element 67B.
  • the partial sealing elements 67A, 67B are arranged so that areas with different material thickness come into contact with each other.
  • the partial sealing elements 67A, 67B are designed for example as metallic sealing plates.
  • a material is selected that is highly heat-resistant and has sufficient elastic deformation properties.
  • a suitable material is, for example, a nickel-based or cobalt-based alloy. This ensures that the material of the partial sealing elements 67A, 67B is selected to match the material of the rotor 25. Contamination or diffusion damage are thereby avoided and a uniform, largely stress-free thermal expansion of the rotor 25 is possible.
  • FIG. 7 shows an axial top view of a section of a rotor 25 with a sealing element 53.
  • the rotor 25 has a running disk 29.
  • the running disk 29 has a first running disk groove 37A and a second running disk groove 37B which is spaced apart in the circumferential direction of the running disk 29 from the first running disk groove 37A.
  • a first rotor blade 13A and a second rotor blade 13B are inserted into the rotor disk 29, the blade root 43A of the first rotor blade 13A being inserted into the rotor disk groove 37A and the blade root 43B of the second rotor blade 13B engaging in the second rotor disk groove 37B.
  • the blade platform 17A of the first rotor blade 13A adjoins the blade platform 17B of the second rotor blade 13B and a space 49 is formed between the blade platforms 17A, 17B and the peripheral surface 31.
  • a sealing element 53 is provided on the peripheral surface 31 in the intermediate space 49.
  • the sealing element 53 has a pane sealing edge 69 as well as a first platform part sealing edge 71A opposite the pane sealing edge 69 and a second platform part sealing edge 71B.
  • the sealing element 53 is inserted into a recess 35, in particular into a groove in the peripheral surface 31.
  • the disk sealing edge 69 adjoins the peripheral surface 31.
  • the first platform part sealing edge 71A adjoins the disc-side base 63 of the first blade platform 17A
  • the second platform part sealing edge 71B adjoins the disc-side base 63 of the second blade platform 17B.
  • the sealing element 53 can be produced by two interlocking, paired partial sealing elements 67A, 67B, which are movable in the radial direction and in the circumferential direction, as explained in FIGS. 5A to 5D and in FIGS. 6A to 6D. This enables a particularly efficient sealing of the intermediate space 49. In particular, axially directed leakage flows out of the space 49 or into the space 49 are effectively impeded.
  • the sealing element 53 When the rotor 25 rotates, the sealing element 53 will move radially outward from the axis of rotation 15 of the rotor 25 parallel to the longitudinal axis 47 under the action of centrifugal force. This effect is used to achieve a significantly improved sealing effect on the adjoining blade platforms 17A, 17B of the adjacent rotor blades 13A, 13B.
  • Adequate radial mobility is ensured by appropriate dimensioning of the recess 35, in particular the groove, and the sealing element 53.
  • mobility of the sealing element 53 in the circumferential direction of the running disk 29 is provided.
  • the sealing element 53 in particular each of the partial sealing elements 67A, 67B not shown in FIG. 7 (cf. FIGS. 5A-5D and FIGS. 6A-6D), will then move under the action of all external forces, such as the centrifugal force, as well as the normal and / or adjust the bearing forces yourself to develop its sealing effect.
  • the inclination of the platform part sealing edges 71A, 71B in relation to the longitudinal axis 47 corresponds to the inclination of the disc-side base 63 of the blade platforms 17A, 17B.
  • a gap 73 can be formed between the adjacent platforms 17A, 17B. This gap 73 is in flow connection with the intermediate space 49 and can optionally be sealed by a simple gap sealing element (cf. FIG. 11 and related description of the figures).
  • FIG. 7 An axial plan view of a section of a rotor 25 with an alternative configuration to the sealing element 53 compared to FIG. 7 is shown in FIG.
  • the blade platform 17A of the first rotor blade 13A is offset in the radial direction with respect to the adjacent blade platform 17B of the second rotor blade 13B.
  • Bucket platforms 17A, 17B generally occur due to the installation if the disk grooves 37A, 37B are inclined with respect to the axis of rotation 15 of the rotor 25.
  • the sealing element 53, or each of the partial sealing elements 67A, 67B (not shown in FIG. 7), which is arranged in pairs with the sealing element 53 (cf. FIGS. 5A-5D and FIGS. 6A-6D), is equipped with an offset sealing edge 75 which compensates for the offset ⁇ form-fitting seal.
  • the specified sealing concept can thus be flexibly applied to different rotor geometries and installation dimensions by appropriately designing the sealing element 53.
  • FIG. 9 shows a side view of a rotor blade 13 which is inserted in a rotor disk 29, the sealing system 51 being arranged in the intermediate space 49 on the circumferential surface center region 41 of the circumferential surface 31.
  • the sealing system 51 is designed as a labyrinth sealing system 51A, in particular a labyrinth gap sealing system 51A.
  • the labyrinth gap sealing system 51A is realized on the circumferential surface center region 41 by a plurality of sealing elements 53 which extend in the circumferential direction of the running disk 29 and are axially spaced apart from one another.
  • the individual sealing elements 53 are in this case in each case by a throttle plate 77A-77E caulked into the peripheral surface 41.
  • the mode of operation of the labyrinth gap sealing system 51A produced by the various throttling plates 77A-77E is based on throttling a flowing hot gas A and / or a coolant K in the sealing system 51A as effectively as possible and thus largely reducing an axially directed leakage flow through the intermediate space 49.
  • the outer radial end 79 of a throttle plate 77A is from the disk-side base 63 of the blade platform 17 through one
  • a residual leakage flow can occur in the intermediate space 49 through the sealing gap 81, as is generally the case with labyrinth gap seals 51A.
  • the residual leakage flow is limited to a predetermined level by appropriate design and arrangement of the throttle plates 77A-77E of the labyrinth gap sealing system 51A.
  • the labyrinth gap sealing system 51A has the advantage over other possible labyrinth sealing systems that a tolerance towards thermally and / or mechanically induced relative expansions in the rotor 25 is achieved through the sealing gaps 81.
  • the sealing system 51 is also designed as a labyrinth gap sealing system 51A, this being produced in one piece, in particular by removing material from the running disk 29.
  • the labyrinth gap sealing system 51A is arranged on the circumferential surface center region 41 of the running disk 29.
  • the labyrinth gap sealing system 51A has a plurality of sealing elements 53 which extend in the circumferential direction of the running disk 29 and are axially spaced from one another.
  • the sealing elements 53 are produced by four throttle plates 77A-77D turned from the solid of the running disk 29. This manufacturing method means that no additional connecting element between the labyrinth gap sealing system 51A and the peripheral surface 31 is required.
  • a sealing gap can also be bridged by producing the sealing tip 83 or the knife edge with a small allowance compared to the radial installation dimension of the blade platform 17.
  • the sealing gap 81 is then bridged when the rotor blade is inserted into the rotor disk 29.
  • the sealing gap '81 is almost completely closed, achieves a significantly improved sealing effect and a possible axial leakage flow, such as by flowing hot gas or by a cooling medium A K, in the space 49 is further reduced.
  • FIG. 11 shows a perspective view of a section of a rotor disk 29 with an inserted rotor blade 13A, the blade root 43A of the rotor blade 13A being inserted into a first rotor disk groove 37A.
  • a second rotor blade 13B which is shown in broken lines, is inserted with its blade root 43B into a second rotor disk groove 37B and is arranged adjacent to the rotor blade 13A in the circumferential direction of the rotor disk 29.
  • the sealing system 51 which is designed as a labyrinth gap sealing system 51A, is arranged on the peripheral surface 31 on the peripheral surface center region 41.
  • the sealing system 51A is produced by a plurality of sealing elements 53 which are spaced apart from one another along the axis of rotation 15 and extend in the circumferential direction of the running disk 29. Between the blade platform 17A of the blade 13A and A substantially axially extending gap 73 is formed in the blade platform 17B of the second rotor blade 13B and is in flow communication with the intermediate space 49. A gap sealing element 85 is provided to seal the gap 73.
  • the gap sealing element 85 is implemented in a simple manner by means of a suitable gap sealing plate which has a gap sealing edge 87. The gap sealing edge engages in the gap 73 under the action of centrifugal force and seals the gap 73.
  • the gap sealing member 85 is arranged in the intermediate space 49, that 'it radially against the sealing system 51, in particular the labyrinth gap sealing system 51A, is adjacent.
  • the gap sealing element 85 largely prevents leakage current from occurring through the gap 73.
  • Such a leakage flow through the gap 73 is essentially radially directed and can be oriented radially inward both from the space 49 through the gap 73 and through the gap 73 into the space 49.
  • a cavity 97 is formed by the platforms 17A, 17B of the running disks 13A, 13B which adjoin one another in the circumferential direction of the running disk 29. This adjoins the gap 73 radially outward (box design of the rotor blades 13A, 13B).
  • the gap sealing element 85 prevents the possible entry of hot gas A from the intermediate space 49 through the gap 73 radially outward into the cavity 97.
  • the cavity 97 sealed by the gap sealing element 85 can be acted upon with a coolant K, for example with cooling air K.
  • the coolant K is supplied to the cavity 97 under pressure and is available there for efficient internal cooling of the thermally highly loaded rotor blades 13A, 13B or for other cooling purposes.
  • the blocking effect of a pressurized coolant K in the cavity 97 with respect to the hot gas A in the flow channel can be used.
  • Gap sealing element 85 made of a highly heat-resistant material, in particular of a nickel-based or cobalt-based alloy.
  • FIG. 12 shows a section of a view of the arrangement shown in FIG. 11 along the section line XII-XII.
  • the gap sealing element 85 is arranged in the intermediate space 49 and adjoins the sealing element 53 radially outward.
  • the gap sealing element 85 is firmly against the disc-based base 63 due to the rotation by the centrifugal force directed radially outward along the longitudinal axis 47 of the adjoining platforms 17A, 17B, the gap sealing edge 87 engaging in the gap 73 and thereby largely closing the gap 73.
  • the combination of the gap sealing element 85 with the sealing system 51 on the peripheral surface 41, in particular with the labyrinth sealing system 51A (cf. FIG.
  • the sealing system * 51 essentially reduces the axially directed leakage flows, while the gap sealing element -85 essentially reduces the radially directed leakage flows (cf. FIG. 11).
  • the gap sealing element 85 and the sealing system 51 complement each other very effectively in this way.
  • FIG. 13 shows a perspective view of a rotor shaft 89 of a rotor 25 which extends along an axis of rotation 15.
  • a receiving structure 33 is formed by a plurality of axially spaced circumferential grooves 91, which extend over the extend the entire circumference of the rotor shaft 89, and are machined into the circumferential surface 31.
  • the peripheral surface 31 has a first peripheral surface 93 and a second peripheral surface 95 lying opposite the first peripheral surface 93 along the axis of rotation 15.
  • the first circumferential surface 93 and the second circumferential surface 95 each axially adjoin a circumferential groove 91.
  • the peripheral surfaces 93, 95 each form an outer radial boundary surface of the rotor shaft 89.
  • FIG. 14 shows a sectional view of a section of a rotor 25 with a circumferential groove 91 and with a rotor blade 13 inserted.
  • the circumferential groove 91 is produced as a hammer head groove which receives the blade root 43.
  • a sealing element 53 is provided in the intermediate space 49 on the first peripheral surface 93 and on the second peripheral surface 95.
  • the sealing element 53 extends in the circumferential direction of the rotor shaft 89 and engages in a recess 35, in particular in a groove, in the rotor shaft 89.
  • the sealing element 53 is arranged to be radially movable in the recess 35.
  • the sealing element 53 can be composed of two intermeshing partial sealing elements 67A, 67B, which are not shown in FIG. 14 (cf. FIG. 4 and FIGS. 5A-5D and 6A-6D).
  • FIG. 15 shows a sectional view of a detail of a rotor 25 with an embodiment of the rotor blade attachment that is alternative to FIG. 14.
  • the circumferential groove 91 is produced by a so-called circumferential fir tree groove.
  • the blade root 43 of the moving blade 13 is accordingly speaking manufactured as a fir tree foot, which engages in the circumferential groove 91, in particular in the circumferential fir tree groove.
  • This type of attachment of the rotor blade 13 results in a very effective power transmission to the rotor shaft 89 and a particularly secure hold when the rotor 25 rotates about the axis of rotation 15.
  • a sealing element 53 for sealing the intermediate space 49 is provided on the first peripheral surface 93 and on the second peripheral surface 95 in the intermediate space 49.
  • the specified concept for sealing the intermediate space 49 can in any case be transferred very flexibly to a rotor 25, the rotor blade 13 of which is fastened in a circumferential groove 91.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a turbo-machine (1) comprising a rotor (25) that extends along a rotational axis (15). Said rotor (25) has a peripheral surface (31) which is defined by the outer radial delimitation surface of the rotor (25) and has a receiving structure (33) as well as a first moving blade (13A) and a second moving blade (13B). Each moving blade comprises a blade footing (43A, 43B) and a blade platform (17A, 17B). The blade platform (17A) of the first moving blade (13A) and the blade platform (17B) of the second moving blade (13B) border one another, and a gap (49) is formed between the blade platforms (17A, 17B) and the peripheral surface (31). A sealing system (51) is provided in the gap (49) on the peripheral surface (31).

Description

Beschreibungdescription
Strömungsmaschine mit einem Dichtsystem für einen RotorFluid machine with a sealing system for a rotor
Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine mit einem Dichtsystem für einen Rotor, der sich entlang einer Rotationsachse erstreckt, wobei der Rotor eine erste Laufschaufel und eine an die erste Laufschaufel in U fangsrichtung des Rotors angrenzende zweite Laufschaufei aufweist.The invention relates to a turbomachine with a sealing system for a rotor, which extends along an axis of rotation, the rotor having a first rotor blade and a second rotor blade adjoining the first rotor blade in the U direction of the rotor.
Rotierbare Laufschaufeln von Strömungsmaschinen, beispielsweise von Turbinen oder Kompressoren, sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen über den vollen Umfang an der Umfangsfläche einer Rotorwelle, die z.B. durch eine Laufscheibe ge- bildet ist, befestigt. Eine Laufschaufei weist dabei üblicherweise ein Schaufelblatt, eine Schaufelplattform sowie einen Schaufelfuß mit einer Befestigungsstruktur auf, welche von einer entsprechend komplementär ausgestalteten Ausnehmung, die beispielsweise als Umfangsnut oder Axialnut herge- stellt ist, an der Umfangsfläche der Rotorwelle passend aufgenommen wird, und auf diese Weise die Laufschaufei fixiert. Konstruktiv bedingt sind nach dem Einsetzen der Laufschaufeln in die Rotorwelle durch die jeweils aneinander grenzenden Bereiche Spalte gebildet, die im Betrieb einer Turbine Anlaß zu Leckageströmen von Kühlmittel oder eines den Rotor antreibenden heißen Aktionsfluids geben. Solche Spalte treten beispielsweise zwischen zwei aneinander grenzenden Schaufelplattformen von in Umfangsrichtung benachbarten Laufschaufeln sowie zwischen der Umfangsfläche der Rotorwelle und einer ra- dial an die Umfangsfläche angrenzenden Schaufelplattform auf. Um die möglichen Leckageströme, wie etwa das Entweichen von Kühlmittel, z.B. von Kühlluft, in den Strömungskanal einer Gasturbine, zu begrenzen, wird intensiv nach geeigneten Dichtkonzepten gesucht, die beständig sind gegenüber den auf- tretenden Temperaturen und der mechanischen Belastung infolge der beträchtlichen Fliehkräfte auf das rotierende System. Aus der DE 198 10 567 AI geht eine Dichtungsplatte für eine Laufschaufei einer Gasturbine hervor. Wenn Kühlluft, die der Laufschaufel zugeführt wird, in den Strömungskanal entweicht, führt dies unter anderem zu einer Herabsetzung des Wirkungs- grades der Gasturbine. Die Dichtungsplatte, die in einen Spalt zwischen den Schaufelplattformen benachbarter Laufschaufeln eingesetzt ist, soll die Leckageströme infolge des Austritts von Kühlluft verhindern. Die Dichtung erfolgt außer durch die genannte Dichtungsplatte durch verschiedene Dich- tungsstifte, die ebenfalls zwischen die Schaufelplattformen zweier benachbarter Laufschaufeln eingebaut sind. Es ist eine Vielzahl von Dichtelementen notwendig, um die gewünschte Dichtwirkung gegen den Austritt von Kühlluft aus den benachbarten Schaufelplattfσrmen zu erreichen.Rotatable rotor blades of turbomachines, for example of turbines or compressors, are attached in different configurations over the full circumference to the peripheral surface of a rotor shaft, which is formed, for example, by a rotor disk. A rotor blade usually has an airfoil, a blade platform and a blade root with a fastening structure which is suitably received on the peripheral surface of the rotor shaft by a correspondingly complementary recess, which is produced, for example, as a circumferential groove or axial groove, and in this way the Laufaufaufei fixed. For constructional reasons, gaps are formed by the respectively adjacent regions after inserting the rotor blades into the rotor shaft, which give rise to leakage flows of coolant or a hot action fluid driving the rotor when a turbine is in operation. Such gaps occur, for example, between two adjacent blade platforms of rotor blades that are adjacent in the circumferential direction and between the peripheral surface of the rotor shaft and a blade platform radially adjacent to the peripheral surface. In order to limit the possible leakage flows, such as the escape of coolant, for example cooling air, into the flow channel of a gas turbine, intensive search is carried out for suitable sealing concepts that are resistant to the temperatures and the mechanical stress due to the considerable centrifugal forces the rotating system. DE 198 10 567 AI shows a sealing plate for a rotor blade of a gas turbine. If cooling air that is supplied to the rotor blade escapes into the flow duct, this leads, among other things, to a reduction in the efficiency of the gas turbine. The sealing plate, which is inserted into a gap between the blade platforms of adjacent rotor blades, is intended to prevent the leakage flows due to the escape of cooling air. In addition to the sealing plate mentioned, the seal is carried out by means of various sealing pins, which are also installed between the blade platforms of two adjacent rotor blades. A large number of sealing elements is necessary in order to achieve the desired sealing effect against the escape of cooling air from the neighboring blade platforms.
In der US Patentschrift 5,599,170 ist ein Dichtkonzept für eine Laufschaufei einer Gasturbine beschrieben. Durch zwei aneinander grenzende benachbarte Laufschaufeln, die in einer um eine Achse rotierbare Laufscheibe an der Umfangsfläche der Laufscheibe befestigt sind, ist ein im wesentlichen sich radial erstreckender Spalt und ein im wesentlichen sich axial erstreckender Spalt gebildet. Ein Dichtelement dichtet den radialen und zugleich den axialen Spalt ab. Das Dichtelement ist hierfür in einen Hohlraum eingesetzt, welcher durch die Schaufelplattformen der Laufschaufeln gebildet ist. DasA sealing concept for a rotor blade in a gas turbine is described in US Pat. No. 5,599,170. An essentially radially extending gap and an essentially axially extending gap are formed by two adjacent adjacent rotor blades, which are fastened in a rotor disk that can be rotated about an axis on the peripheral surface of the rotor disk. A sealing element seals the radial and at the same time the axial gap. For this purpose, the sealing element is inserted into a cavity which is formed by the blade platforms of the moving blades. The
Dichtelement weist eine erste und eine zweite Dichtfläche auf, die an den axialen bzw. radialen Spalt angrenzt. Das Dichtelement weist außerdem eine Schubfläche auf, die sich schräg zu der radialen Richtung erstreckt. Die Schubfläche grenzt unmittelbar an eine Reaktionsfläche an, die alsSealing element has a first and a second sealing surface which adjoins the axial or radial gap. The sealing element also has a thrust surface that extends obliquely to the radial direction. The thrust area immediately adjoins a reaction area that is called
Teilfläche eines in dem Hohlraum angeordneten beweglichen Reaktionselements gebildet ist. Die Dichtwirkung wird durch die infolge der Rotation der Laufscheibe auf das bewegliche Reaktionselement wirkenden Fliehkräfte erzielt. Das Reaktionsele- ment überträgt auf die schräge Schubfläche eine Kraft, deren radial gerichtete Kraftkomponente auf das Dichtelement bewirkt, daß die erste Dichtfläche den axialen Spalt abdichtet, O 00/70193Partial surface of a movable reaction element arranged in the cavity is formed. The sealing effect is achieved by the centrifugal forces acting on the movable reaction element as a result of the rotation of the running disk. The reaction element transmits a force to the oblique thrust surface, the radially directed force component of which on the sealing element causes the first sealing surface to seal the axial gap. O 00/70193
3 während deren axial gerichtete Kraftkomponente auf das Dichtelement dazu führt, daß die zweite Dichtfläche den radialen Spalt abdichtet. Ein Austritt von Kühlluft in den Strömungskanal der Gasturbine entlang der Umfangsfläche der Lauf- scheibe durch Spalte, die zwischen der Umfangsfläche der3 during their axially directed force component on the sealing element leads to the fact that the second sealing surface seals the radial gap. An escape of cooling air into the flow channel of the gas turbine along the circumferential surface of the rotor disk through gaps between the circumferential surface of the
Laufscheibe und einer radial an die Umfangsfläche angrenzenden Schaufelplattform einer Laufschaufel gebildet sind, kann mit diesem Dichtkonzept nicht verhindert werden.Runner disk and a blade platform of a rotor blade radially adjacent to the peripheral surface cannot be prevented with this sealing concept.
Ähnlich aufwendige Anordnungen mit einem oder mehreren Dichtelementen, wie sie in der DE 198 10 567 AI bzw. der US Patentschrift 5,599,170 beschrieben sind, werden in einer Strömungsmaschine weiterhin dazu benutzt, den Eintritt eines strömenden heißen Aktionsfluids, z.B. eines heißen Gases oder Dampfes, in Spaltbereiche und Zwischenräume eines Rotors zu verhindern. Ein derartiger Aktionsfluideintritt kann zu einer erheblichen Beschädigung der Laufschaufei führen. Um diese Gefahr zu vermindern, werden an der dem Aktionsfluidstrom zugewandten Seite der Schaufelplattform der Laufschaufel im allgemeinen mehrere Dichtungselemente in die Schaufelplattform eingesetzt.Similarly complex arrangements with one or more sealing elements, as described in DE 198 10 567 AI or US Pat. No. 5,599,170, are also used in a turbomachine to prevent the entry of a flowing hot action fluid, e.g. of a hot gas or steam, in the gap areas and spaces between a rotor. Such action fluid entry can lead to considerable damage to the rotor blade. In order to reduce this risk, a plurality of sealing elements are generally inserted into the blade platform on the side of the blade platform of the moving blade facing the action fluid flow.
In der GB 905,582 und der EP 0 761 930 AI ist jeweils eine Turbomaschine mit einem Turbinenläufer in Scheibenbauweise beschrieben, wobei Laufschaufeln mittels einer axialenGB 905,582 and EP 0 761 930 AI each describe a turbomachine with a turbine rotor in disk construction, rotor blades using an axial one
Tannenbaumnutverbindung an den Läuferscheiben befestigt sind. Eine Axialfixierung der Laufschaufeln erfolgt durch stirnseitig auf den Läuferscheiben fest angebrachten Befestigungsplatten, wobei auch eine gewisse Dichtwirkung gegenüber einem Eintritt von Aktionsfluid im Schaufelfuß-Nut-Bereich erzielbar ist.Fir tree groove connection are attached to the rotor disks. The rotor blades are axially fixed by means of fastening plates which are firmly attached to the face of the rotor disks, and a certain sealing effect against the entry of action fluid in the blade root groove area can also be achieved.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Strömungsmaschine mit einem sich entlang einer Rotationsachse erstrek- kenden Rotor, der eine erste Laufschaufel und eine in U - fangsrichtung des Rotors an die erste Laufschaufel angrenzende zweiten Laufschaufel aufweist, ein Dichtsystem anzuge- ben. Das Dichtsystem soll insbesondere eine wirksame Begrenzung der möglichen Leckageströmen durch Spaltbereiche und Zwischenräume des Rotors gewährleisten, und gegenüber den auftretenden thermischen und mechanischen Belastungen bestän- dig sein.The object of the invention is to provide a sealing system for a turbomachine with a rotor which extends along an axis of rotation and which has a first rotor blade and a second rotor blade adjacent to the first rotor blade in the circumferential direction of the rotor. ben. The sealing system should, in particular, ensure an effective limitation of the possible leakage flows through gap areas and spaces between the rotor, and be resistant to the thermal and mechanical loads that occur.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Strömungsmaschine mit einem sich entlang einer Rotationsachse erstrek- kenden Rotor, umfassend eine Umfangsfläche, die durch die äußere radiale Begrenzungsfläche des Rotors (25) definiert ist, und eine Aufnehmstruktur, sowie eine erste Laufschaufel und eine zweite Laufschaufei, die jeweils einen Schaufelfuß und eine an den Schaufelfuß angrenzende Schaufelplattform aufweist, wobei der Schaufelfuß der ersten Laufschaufel und der Schaufelfuß der zweiten Laufschaufel in die Aufnehmstruktur eingesetzt sind, so daß die Schaufelplattform der ersten Laufschaufel und die Schaufelplattform der zweiten Lauf- schaufel aneinander grenzen, und zwischen den Schaufelplattformen und der Umfangsfläche ein Zwischenraum gebildet ist, wobei auf der Umfangsfläche in dem Zwischenraum ein Dichtsystem vorgesehen ist.According to the invention, the object is achieved by a turbomachine with a rotor extending along an axis of rotation, comprising a circumferential surface which is defined by the outer radial boundary surface of the rotor (25), and a receiving structure, as well as a first rotor blade and a second rotor blade, each having a blade root and a blade platform adjacent to the blade root, the blade root of the first rotor blade and the blade root of the second rotor blade being inserted into the receiving structure, so that the blade platform of the first rotor blade and the blade platform of the second rotor blade adjoin one another, and An intermediate space is formed between the blade platforms and the peripheral surface, a sealing system being provided on the peripheral surface in the intermediate space.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß im Betrieb einer Strömungsmaschine der Rotor einem strömenden heißen Akti- onsfluid ausgesetzt ist. Das heiße Aktionsfluid verrichtet infolge der Expansion Arbeit an den Laufschaufeln und versetzt diese in Rotation um die Rotationsachse. Daher ist der Rotor mit den Laufschaufeln sowohl thermisch als auch mechanisch, insbesondere durch die infolge der Rotation auftreten- den Fliehkräfte, sehr stark belastet. Zur Kühlung des Rotors und vor allem der Laufschaufeln wird ein Kühlmittel, z.B. Kühlluft, verwendet, welches üblicherweise durch geeignete Kühlmittelzuführungen dem Rotor zugeführt wird. Dabei können sowohl Leckageströme an Kühlmittel als auch an heißem Akti- onsfluid - sogenannte Spaltverluste, in dem Zwischenraum auftreten. Ein Zwischenraum wird hierbei gebildet durch die Umfangsfläche, die hier durch die äußere radiale Begrenzungs- fläche des Rotors definiert ist, sowie durch die radial auswärts der Umfangsfläche angeordneten jeweiligen Plattformen von zwei in Umfangsrichtung des Rotors benachbart angeordneten Laufschaufeln. Diese Leckageströme wirken sich sehr nachteilig auf die Kühleffizienz sowie die mechanische Einbaufestigkeit (Laufruhe und Zeitstandfestigkeit) der Laufschaufeln in der Aufnehmstruktur der Umfangsfläche aus. Von besonderer Bedeutung sind in diesem Zusammenhang Leckageströme, welche entlang der Rotationsachse (axiale Lecka- geströme) , beispielsweise entlang der Umfangsfläche, orientiert sind. Darüber hinaus sind auch Leckageströme senkrecht zur Rotationsachse (radiale Leckageströme) , die entlang einer radialen Richtung und somit im wesentlichen senkrecht zur Umfangsfläche gerichtet sind, zu beachcen.The invention is based on the consideration that when a turbomachine is in operation, the rotor is exposed to a flowing hot action fluid. As a result of the expansion, the hot action fluid does work on the rotor blades and sets them in rotation about the axis of rotation. Therefore, the rotor with the rotor blades is subjected to a very high thermal and mechanical load, in particular due to the centrifugal forces that occur as a result of the rotation. A coolant, for example cooling air, is used to cool the rotor and, in particular, the rotor blades, which is usually supplied to the rotor by means of suitable coolant supplies. Leakage flows of coolant as well as of hot action fluid - so-called gap losses - can occur in the gap. An intermediate space is formed here by the peripheral surface, which here is defined by the outer radial boundary surface of the rotor is defined, as well as by the respective platforms, arranged radially outward of the circumferential surface, of two rotor blades arranged adjacent in the circumferential direction of the rotor. These leakage flows have a very disadvantageous effect on the cooling efficiency and the mechanical installation strength (smooth running and creep resistance) of the moving blades in the receiving structure of the peripheral surface. Leakage flows which are oriented along the axis of rotation (axial leakage flows), for example along the circumferential surface, are of particular importance in this context. In addition, leakage flows perpendicular to the axis of rotation (radial leakage flows), which are directed along a radial direction and thus essentially perpendicular to the peripheral surface, must also be taken into account.
Mit der Erfindung wird ein neuer Weg aufgezeigt, um in einer Strömungsmaschine einen Rotor mit einer ersten Laufschaufel und mit einer in Umfangsrichtung des Rotors an die erste Laufschaufel angrenzenden zweiten Laufschaufel gegenüber ög- liehen Leckageströmen wirksam abzudichten. Dabei werden sowohl axiale als auch radiale Leckageströme berücksichtigt. Dies wird dadurch erreicht, daß das Dichtsystem in dem Zwischenraum auf der Umfangsfläche des Rotors angeordnet ist. Durch die angegebene Ausgestaltung dichtet das Dichtsystem den Zwischenraum ab, der zwischen den Schaufelplattformen und der Umfangsfläche gebildet ist. Der Zwischenraum erstreckt sich dabei in radialer und axialer Richtung sowie in Umfangsrichtung des Rotors. Hierbei ist die axiale Ausdehnung des Spalts im allgemeinen dominierend, und dessen Ausdehnung in Umfangsrichtung ist größer als die radiale Dimension. Die genaue Geometrie des Zwischenraums ist von der speziellen Ausgestaltung der aneinander grenzenden Schaufelplattformen sowie der Umfangsfläche bestimmt. Das angegebene Dichtsystem kann in seiner Ausgestaltung individuell an die jeweilige Geometrie und die Anforderungen hinsichtlich der zu begrenzenden Leckageströme angepaßt werden. Ein wesentlicher Vorteil gegenüber herkömmlichen Dichtkonzepten ergibt sich aus der Anordnung des Dichtsystem auf der Umfangsfläche. Hierdurch gelingt es, daß das Dichtsystem unmittelbar an die Umfangsfläche angrenzt und eine Dichtwirkung hergestellt ist. Dies ist zur Verhinderung von Leckageströmen in axialer Richtung entlang der Umfangsfläche besonders gut geeignet. Beispielsweise wird bereits der Eintritt von einem heißen Aktionsfluid, z.B. des Heißgases in einer Gasturbine, in den Zwischenraum weitgehend unterbunden, und eine axial gerichtete Strömung im Zwischenraum entlang der Umfangsfläche erheblich vermindert. Dies schützt den Werkstoff des Rotors, insbesondere den Werkstoff der Schaufelplattformen, vor den hohen Temperaturen und den möglichen oxidierenden und korrosiven Einflüssen des heißen Aktionsfluids . Das Dichtsystem kann in radialer Richtung so dimensioniert sein, daß es unmittelbar an die benachbarten Schaufelplattformen angrenzt und eine Dichtwirkung erreicht ist. Auf diese Weise wird ein axialer Leckagestrom praktisch vollständig verhindert.The invention shows a new way of effectively sealing a rotor with a first rotor blade and with a second rotor blade adjoining the first rotor blade in the circumferential direction of the rotor in relation to possible leakage flows in a turbomachine. Both axial and radial leakage flows are taken into account. This is achieved in that the sealing system is arranged in the intermediate space on the peripheral surface of the rotor. Due to the specified configuration, the sealing system seals the intermediate space that is formed between the blade platforms and the peripheral surface. The space extends in the radial and axial directions and in the circumferential direction of the rotor. The axial extent of the gap is generally dominant here, and its extent in the circumferential direction is greater than the radial dimension. The exact geometry of the intermediate space is determined by the special design of the adjoining blade platforms and the peripheral surface. The design of the specified sealing system can be individually adapted to the respective geometry and the requirements with regard to the leakage flows to be limited. A major advantage over conventional sealing concepts results from the arrangement of the sealing system on the peripheral surface. This makes it possible for the sealing system to adjoin the circumferential surface directly and to produce a sealing effect. This is particularly well suited to preventing leakage currents in the axial direction along the peripheral surface. For example, the entry of a hot action fluid, for example the hot gas in a gas turbine, into the intermediate space is largely prevented, and an axially directed flow in the intermediate space along the peripheral surface is considerably reduced. This protects the material of the rotor, in particular the material of the blade platforms, from the high temperatures and the possible oxidizing and corrosive influences of the hot action fluid. The sealing system can be dimensioned in the radial direction so that it directly adjoins the adjacent blade platforms and a sealing effect is achieved. In this way, an axial leakage flow is practically completely prevented.
Durch die Verhinderung von Leckageströmen von heißem Aktions- fluid und/oder von Kühlmittel in dem Zwischenraum durch das Dichtsystem werden Temperaturgradienten im Bereich der Laufschaufelbefestigung vermieden. Mögliche Wärmespannungen, die aus einer behinderten Wärmedehnung von aneinander grenzenden Rotorkomponenten bei Temperaturdifferenzen resultieren, werden dadurch reduziert. Der Schaufelfuß einer Laufschaufei und die Aufnehmstruktur des Rotors, die die Laufschaufel aufnimmt und fixiert, können daher mit einer deutlich geringeren Toleranz hergestellt werden. Ein geringeres Toleranzmaß wirkt sich vorteilhaft auf die mechanische Einbaufestigkeit der Laufschaufei und die Laufruhe des Rotors aus. Insbesondere können Passungen, die zur Befestigung des Schaufelfußes in der Aufnehmstruktur vorgesehen sind, mit einem geringerem Spiel versehen werden, was auch mögliche Leckageströme durch die Passung entsprechend vermindert. Ein weiterer Vorteil liegt in der einfachen Herstellung und Montage des Dichtsystems. Da das Dichtsystem auf der Umfangsfläche vorgesehen ist, ist es nicht notwendigerweise fest an eine Laufschaufei angekoppelt. Montage- oder Reparaturarbei- ten an einer Laufschaufei, wie z.B. das Austauschen einer Laufschaufei, sind somit ohne großen Aufwand möglich. Das Dichtsystem bleibt davon unberührt und kann somit auch mehrfach verwendet werden.By preventing leakage flows of hot action fluid and / or coolant in the intermediate space through the sealing system, temperature gradients in the area of the blade attachment are avoided. This reduces potential thermal stresses that result from impeded thermal expansion of adjacent rotor components at temperature differences. The blade root of a rotor blade and the receiving structure of the rotor, which receives and fixes the rotor blade, can therefore be produced with a significantly lower tolerance. A smaller tolerance dimension has an advantageous effect on the mechanical installation strength of the rotor blade and the smooth running of the rotor. In particular, fits that are provided for fastening the blade root in the receiving structure can be provided with less play, which also correspondingly reduces possible leakage flows due to the fit. Another advantage is the simple manufacture and assembly of the sealing system. Since the sealing system is provided on the circumferential surface, it is not necessarily permanently coupled to a rotor blade. Assembly or repair work on a moving shoe, such as replacing a moving shoe, is therefore possible without great effort. The sealing system remains unaffected and can therefore be used several times.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist in der Strömungsmaschine der Rotor eine Laufscheibe auf, die die Umfangsfläche und die Aufnehmstruktur umfaßt, wobei die Umfangsfläche einen ersten Umfangsflächenrand und einen entlang der Rotationsachse dem ersten Umfangsflächenrand gegenüberliegenden zweiten Umfangsflächenrand aufweist, sowie die Aufnehmstruktur eine erste Laufscheibennut und eine in Umfangsrichtung der Laufscheibe zur ersten Laufscheibennut beanstandete zweite Laufscheibennut aufweist, und der Schaufelfuß der ersten Laufschaufel in die erste Laufscheibennut und der Schau- feifuß der zweiten Laufschaufel in die zweite Laufscheibennut eingesetzt ist.In a preferred embodiment, the rotor has a rotor in the turbomachine which comprises the circumferential surface and the receiving structure, the circumferential surface having a first circumferential surface edge and a second circumferential surface edge opposite the first circumferential surface edge along the axis of rotation, and the receiving structure having a first rotor disk groove and an in Has the second disk groove objected to the first disk disk groove, and the blade root of the first rotor blade is inserted into the first disk disk groove and the root of the second rotor blade is inserted into the second disk groove.
Die Befestigung der rotierbaren Laufschaufeln ist damit so beschaffen, daß sie im Betrieb der Strömungsmaschine die Schaufelbeanspruchungen durch Strömungs- und Fliehkräfte sowie durch Schaufelschwingungen mit hoher Sicherheit aufnehmen und die auftretenden Kräfte auf die Laufscheibe und schließlich den gesamten Rotor übertragen kann. Die Befestigung der Laufschaufel kann beispielsweise durch Axialnuten erfolgen, wobei jede Laufschaufei einzeln in eine eigens dafür vorgesehene, im wesentlichen in axialer Richtung sich erstreckende, Laufscheibennut eingespannt wird. Für geringe Beanspruchungen, z.B. bei Axialverdichter-Laufschaufeln von Verdichtern, sind einfache Befestigungen der Laufschaufei, beispielsweise mit einem Schwalbenschwanz- oder Lavalfuß, möglich. FürThe attachment of the rotatable blades is such that they can absorb the blade stresses by flow and centrifugal forces as well as by blade vibrations with high certainty during operation of the turbomachine and can transmit the occurring forces to the rotor and finally the entire rotor. The rotor blade can be fastened, for example, by means of axial grooves, each rotor blade being clamped individually into a rotor disk groove which is provided for this purpose and extends essentially in the axial direction. For low loads, e.g. In the case of axial compressor rotor blades of compressors, simple fastening of the rotor blade, for example with a dovetail or Laval foot, is possible. For
Dampfturbinen-Endstufen mit langen Laufschaufeln und entsprechend großen Schaufelfliehkräften kommt neben dem sogenannten Steckfuß auch der axiale Tannenbaumfuß in Frage. Die axiale Tannenbaumbefestigung findet bevorzugterweise auch Anwendung bei thermisch hochbelasteten Laufschaufeln in Gasturbinen.Steam turbine output stages with long moving blades and correspondingly high centrifugal blade forces come alongside the so-called The axial fir tree foot is also an option. The axial fir tree attachment is preferably also used for thermally highly loaded blades in gas turbines.
In der oben angegebenen bevorzugten Ausgestaltung weist die Umfangsfläche einen ersten Umfangsflächenrand und einen zweiten Umfangsflächenrand als Teilbereiche auf. Bezüglich der Strömungsrichtung eines strömenden heißen Aktionsfluids, insbesondere des Heißgases einer Gasturbine, ist hierbei bei- spielsweise der erste Umfangsflächenrand stromaufwärts und der zweite Umfangsflächenrand stromabwärts angeordnet. Je nach konstruktiven Gegebenheiten und Anforderung hinsichtlich der zu erreichenden Dichtwirkung, ermöglicht diese geometrische Aufgliederung eine Ausgestaltung und Anordnung des Dichtsystems auf verschiedenen Teilbereichen der Umfangsfläche.In the preferred embodiment specified above, the peripheral surface has a first peripheral surface edge and a second peripheral surface edge as partial regions. With regard to the direction of flow of a flowing hot action fluid, in particular the hot gas of a gas turbine, the first peripheral surface edge is arranged upstream and the second peripheral surface edge is arranged downstream, for example. Depending on the structural conditions and requirements with regard to the sealing effect to be achieved, this geometrical division enables the sealing system to be designed and arranged on different partial areas of the peripheral surface.
Vorzugsweise ist das Dichtsystem auf dem ersten Umfangsflä- chenrand und/oder auf dem zweiten Umfangsflächenrand angeord- net. Die Anordnung des Dichtsystems auf dem ersten, beispielsweise stromaufwärts angeordneten, Umfangsflächenrand begrenzt in erster Linie den Eintritt von strömendem heißem Aktionsfluid in den Zwischenraum, und verhindert somit eine Beschädigung der Laufschaufei . Die Anordnung des Dichtsystems auf dem zweiten, stromabwärts angeordneten, Umfangsflächenrand dient vorwiegend dazu, den Austritt von Kühlmittel, z.B. unter einem bestimmten Druck stehende Kühlluft im Zwischenraum, in axialer Richtung entlang der Umfangsfläche über den zweiten Umfangsflächenrand in den Strömungskanal weitgehend zu unterbinden. Da sich das heiße Aktionsfluid in Strömungsrichtung entspannt, wird der Druck des heißen Aktionsfluids in Strömungsrichtung kontinuierlich abgebaut. Ein unter einem gewissen Druck stehendes Kühlmittel im Zwischenraum wird daher in Richtung des geringeren Umgebungsdruckes aus dem Zwi- schenraum austreten, also am stromabwärtigen Umfangsflächenrand. Die Anordnung des Dichtsystems auf dem ersten Umfangs- flächenrand und auf dem zweiten Umfang flächenrand schließt den Zwischenraum ab und bietet demzufolge eine große Sicherheit sowohl gegenüber dem Eintritt von heißem Aktionsfluid in den Zwischenraum als auch dem Austritt von Kuhlmittel aus dem Zwischenraum.The sealing system is preferably arranged on the first peripheral surface edge and / or on the second peripheral surface edge. The arrangement of the sealing system on the first, for example upstream, peripheral surface edge primarily limits the entry of flowing hot action fluid into the intermediate space and thus prevents damage to the rotor blade. The arrangement of the sealing system on the second, downstream, peripheral surface edge serves primarily to largely prevent the escape of coolant, for example cooling air in the intermediate space under a certain pressure, in the axial direction along the peripheral surface via the second peripheral surface edge into the flow channel. Since the hot action fluid relaxes in the flow direction, the pressure of the hot action fluid in the flow direction is continuously reduced. A coolant in the intermediate space which is under a certain pressure will therefore emerge from the intermediate space in the direction of the lower ambient pressure, that is to say on the downstream peripheral surface edge. The arrangement of the sealing system on the first peripheral surface edge and on the second peripheral surface edge closes the space and therefore offers great security against both the entry of hot action fluid into the space and the exit of coolant from the space.
Vorzugsweise ist auf der Umfangsfläche ein Umfangsflachenmit- tenbereich gebildet, der in axialer Richtung von dem ersten Umfangsflächenrand und dem zweiten Umfangsflächenrand einge- randet ist, wobei das Dichtsystem zumindest teilweise auf dem Umfangsflachenmittenbereich angeordnet ist. Der Umfangsfla- chenmittenbereich bildet einen Teilbereich der Umfangsfläche. Zusammen mit dem ersten und dem zweiten Umfangsflächenrand stehen damit unterschiedliche Möglichkeiten zur Verfugung, das Dichtsystem auf verschiedenen Teilbereichen der U fangs- flache anzuordnen. Je nach konstruktiven Gegebenheiten und Anforderung hinsichtlich der zu erreichenden Dichtwirkung, kann man eine geeignete Losung bestimmen, wobei das Dichtsystem auf verschiedenen Teilbereichen angeordnet wird. Bei der Anordnung des Dichtsystems sind auch Kombinationen verschie- dener Teilbereiche vorstellbar. Das angegebene Dichtsystem bietet daher im Hinblick auf die Adaption an konkrete Anforderungen bezüglich der zu erzielenden Dichtwirkung eine sehr große Flexibilität.A peripheral surface central region is preferably formed on the peripheral surface and is bordered in the axial direction by the first peripheral surface edge and the second peripheral surface edge, the sealing system being arranged at least partially on the peripheral surface central region. The peripheral surface center region forms a partial region of the peripheral surface. Together with the first and the second circumferential surface edge, there are thus different options available for arranging the sealing system on different partial areas of the circumferential surface. Depending on the structural conditions and requirements with regard to the sealing effect to be achieved, a suitable solution can be determined, with the sealing system being arranged on different sections. When arranging the sealing system, combinations of different sub-areas are also conceivable. The specified sealing system therefore offers great flexibility with regard to the adaptation to specific requirements with regard to the sealing effect to be achieved.
Bevorzugt weist das Dichtsystem ein sich m Umfangsrichtung erstreckendes Dichtelement auf. Der Zwischenraum erstreckt sich im wesentlichen in radialer und axialer Richtung sowie in Umfangsrichtung des Rotors. Ein sich entlang der Umfangsrichtung des Rotors erstreckendes Dichtelement im Zwischen- räum eignet sich besonders gut dazu, mögliche axiale Leckagestrome an Kuhlmittel und/oder auch an heißem Aktionsfluid mit hoher Effizienz zu behindern. So wird beispielsweise ein stromaufwärts gerichteter axialer Leckagestrom, z.B. ein Heißgas aus dem Strömungs anal einer Gasturbine, der sich entlang der Umfangsfläche ausbreitet, durch das Dichtelement wirkungsvoll behindert. Die Leckagestromung wird hierbei durch das Hindernis im Zwischenraum verzögert und schließlich auf der der Leckageströmung zugewandten Seite des Dichtelements zum Stillstand kommen (einfache Drossel) . Die der Leckageströmung abgewandte Seite des Dichtelements und der sich in axialer Richtung daran anschließende Teil des Zwi- schenraums wird durch das einfache Dichtelement vor einer Beaufschlagung mit dem Leckagemedium, z.B. heißes Aktionsfluid oder Kühlmittel, bereits wirksam geschützt.The sealing system preferably has a sealing element that extends in the circumferential direction. The intermediate space extends essentially in the radial and axial directions and in the circumferential direction of the rotor. A sealing element in the intermediate space, which extends along the circumferential direction of the rotor, is particularly well suited to hindering possible axial leakage flows of coolant and / or also of hot action fluid with high efficiency. For example, an upstream axial leakage flow, for example a hot gas from the flow anal of a gas turbine, which spreads along the circumferential surface, is effectively hindered by the sealing element. The leakage flow is delayed by the obstacle in the gap and finally come to a standstill on the side of the sealing element facing the leakage flow (simple throttle). The side of the sealing element facing away from the leakage flow and the part of the intermediate space adjoining it in the axial direction is already effectively protected by the simple sealing element against exposure to the leakage medium, for example hot action fluid or coolant.
Eine deutliche Verbesserung der oben b schriebenen einfachen Lösung mit einem in Umfangsrichtung sich erstreckenden Dichtelement ergibt sich durch die Kombination des Dichtelements mit einem oder mehreren weiteren Dichtelementen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist mindestens ein weiteres Dichtelement vorgesehen, das sich in Umfangsrichtung erstreckt und axial beabstandet zu dem Dichtelement angeordnet ist. Durch diese Mehrfachanordnung von Dichtelementen werden mögliche Leckageströme im Zwischenraum erheblich reduziert. Insbesondere kann man beispielsweise das Dichtelement auf dem ersten Umfangsflächenrand und das weitere Dichtelement auf dem zwei- ten Umfangsflächenrand anordnen. Dadurch ist eine stromauf- wärtige und eine stromabwärtige Abdichtung des Zwischenraums gegenüber axialen Leckageströmen hergestellt. Der Zwischenraum wird insbesondere vor einem möglichem Eintritt von heißem Aktionsfluid sowohl von dem stromaufwärtigen Bereich hö- heren Drucks als auch von dem stromabwärtigen Bereich niedrigeren Drucks des Strömungskanals sehr effektiv geschützt. Zugleich wird der abgedichtete Zwischenraum gut nutzbar für ein Kühlmittel, z.B. Kühlluft. Das Kühlmittel wird dabei unter Druck dem Zwischenraum zugeführt und vor allem für eine effi- ziente Innenkühlung des thermisch hochbelasteten Rotors, der Schaufelplattform und des radial an die Schaufelplattform angrenzenden Schaufelblatts, verwendet. Eine weitere vorteilhafte Verwendung des unter Druck stehenden Kühlmittels im Zwischenraum besteht in der Ausnutzung seiner Sperrwirkung gegenüber dem heißen Aktionsfluid im Ξtrömungskanal . Durch die konstruktive Ausgestaltung der Dichtelemente und die Wahl des Druckes des Kühlmittels in dem Zwischenraum wird er- reicht, daß die Druckdifferenz zwischen dem Kühlmittel und dem heißen Aktionsfluid hinreichend gering aber genügend hoch ist, um gegenüber dem heißen Aktionsfluid eine Sperrwirkung zu erzielen. Hierfür muß der in den Zwischenraum herrschende Druck des Kühlmittels nur geringfügig über dem stromaufwärti- gen Druck des heißen Aktionsfluids liegen. Je größer die Dichtwirkung der Dichtelemente, desto geringer fallen eventuelle residuale Leckageströme von Kühlmittel in den Strömungskanal aus .A significant improvement of the simple solution described above b with a sealing element extending in the circumferential direction results from the combination of the sealing element with one or more further sealing elements. In a preferred embodiment, at least one further sealing element is provided, which extends in the circumferential direction and is arranged axially spaced from the sealing element. This multiple arrangement of sealing elements significantly reduces possible leakage flows in the intermediate space. In particular, one can for example arrange the sealing element on the first peripheral surface edge and the further sealing element on the second peripheral surface edge. This creates an upstream and a downstream seal of the intermediate space against axial leakage currents. The intermediate space is very effectively protected in particular from a possible entry of hot action fluid both from the upstream region of higher pressure and from the downstream region of lower pressure of the flow channel. At the same time, the sealed space can be used for a coolant, such as cooling air. The coolant is supplied to the intermediate space under pressure and is used above all for efficient internal cooling of the thermally highly loaded rotor, the blade platform and the blade blade radially adjacent to the blade platform. Another advantageous use of the pressurized coolant in the intermediate space is to utilize its blocking action against the hot action fluid in the flow channel. The structural design of the sealing elements and the choice of the pressure of the coolant in the intermediate space is sufficient that the pressure difference between the coolant and the hot action fluid is sufficiently small but high enough to achieve a barrier effect against the hot action fluid. For this purpose, the pressure of the coolant in the intermediate space has to be only slightly above the upstream pressure of the hot action fluid. The greater the sealing effect of the sealing elements, the less possible residual leakage flows of coolant into the flow channel.
Vorzugsweise greift das Dichtelement in eine Ausnehmung, insbesondere in eine Nut, in der Umfangsfläche ein. Eine Herausfallsicherung des Dichtelements und/oder eine Sicherung gegen Herausschleudern des Dichtelements bei Fliehkrafteinwirkung im stationären Betrieb oder bei einer transienten Belastung der Strömungsmaschine, wird dadurch erreicht, daß das Dichtelement in eine geeignete Ausnehmung eingreift. Durch die Ausnehmung wird darüber hinaus auf der Umfangsfläche eine Dichtfläche hergestellt, die zweckmäßigerweise als eine Teilfläche der Ausnehmung ausgebildet ist. Im Falle einer Nut ist diese Dichtfläche beispielsweise auf dem Nutgrund ausgeführt. Zur Erzielung einer möglichst guten Dichtwirkung beim Eingriff des Dichtelements ist die Dichtfläche mit entsprechend geringer und wohldefinierter Oberflächenrauhigkeit her- gestellt. Nach der eigentlichen Herstellung der Nut, beispielsweise durch Materialabtrag von der Umfangsfläche mittels eines Fräs- oder Drehvorgangs, kann auf dem Nutgrund durch Polieren eine Dichtfläche mit der gewünschten Rauhigkeit geschaffen werden.The sealing element preferably engages in a recess, in particular in a groove, in the peripheral surface. Securing the sealing element against falling out and / or securing the sealing element against being thrown out when centrifugal force acts in stationary operation or when the turbomachine is subjected to transient loads is achieved in that the sealing element engages in a suitable recess. The recess also produces a sealing surface on the peripheral surface, which is expediently designed as a partial surface of the recess. In the case of a groove, this sealing surface is designed, for example, on the groove base. To achieve the best possible sealing effect when the sealing element engages, the sealing surface is produced with a correspondingly low and well-defined surface roughness. After the actual production of the groove, for example by removing material from the peripheral surface by means of a milling or turning process, a sealing surface with the desired roughness can be created on the groove base by polishing.
Bevorzugt ist das Dichtelement in radialer Richtung beweglich. Dadurch wird erreicht, daß das Dichtelement unter Fliehkrafteinwirkung sich in radialer Richtung von der Rotationsachse des Rotors entfernt. Diese Eigenschaft wird ge- zielt ausgenutzt, um eine deutlich verbesserte Dichtwirkung an der Schaufelplattform einer Laufschaufel zu erzielen. Das Dichtelement kommt dabei unter Fliehkrafteinwirkung in Kon- takt zu den radial von der Umfangsfläche beabstandeten, in Umfangsrichtung zueinander benachbarten, Schaufelplattformen und wird fest an die Schaufelplattformen angedrückt. Die radiale Beweglichkeit des Dichtelements kann durch entspre- chende Dimensionierung der Ausnehmung und des Dichtelements sichergestellt werden. Von Vorteil ist weiterhin, daß dadurch das Dichtelement für eventuelle Wartungszwecke oder bei einem Versagen der Laufschaufel ohne zusätzliche Werkzeuge und ohne die Gefahr eines Verbackens des Dichtelements aufgrund eines oxidierenden oder korrosiven Angriffs bei hohen Betriebstemperaturen problemlos zu entfernen und gegebenenfalls auszutauschen ist. Darüber hinaus ist eine gewisse Toleranz des Dichtelements, welches in die Ausnehmung, insbesondere in die Nut, eingreift sehr nützlich, weil dadurch thermische Ausdeh- nungen zugelassen und somit thermisch induzierte Spannungen im Rotor vermieden werden.The sealing element is preferably movable in the radial direction. It is thereby achieved that the sealing element moves away from the axis of rotation of the rotor in the radial direction under the influence of centrifugal force. This property is used in a targeted manner to achieve a significantly improved sealing effect on the blade platform of a moving blade. The sealing element comes into contact with centrifugal force is clocked to the blade platforms radially spaced from one another in the circumferential direction and is firmly pressed onto the blade platforms. The radial mobility of the sealing element can be ensured by dimensioning the recess and the sealing element accordingly. Another advantage is that the sealing element for possible maintenance purposes or in the event of a failure of the blade without additional tools and without the risk of caking of the sealing element due to an oxidizing or corrosive attack at high operating temperatures can be easily removed and replaced if necessary. In addition, a certain tolerance of the sealing element, which engages in the recess, in particular in the groove, is very useful because it allows thermal expansion and thus thermally induced stresses in the rotor are avoided.
Vorzugsweise umfaßt das Dichtelement ein erstes Teildichtelement und ein zweites Teildichtelement, wobei das erste Teil- dichtelement und das zweite Teildichtelement ineinandergreifen. Die Teildichtelemente können dabei so ausgestaltet sein, daß sie in besonderer Weise eine partielle Dichtfunktion für unterschiedliche abzudichtende Bereiche im Zwischenraum übernehmen. Solche unterschiedlichen Bereiche im Zwischenraum werden etwa durch geeignete Dichtflächen am Nutgrund, an der Schaufelplattform der ersten Laufschaufel oder an der Schaufelplattform der zweiten Laufschaufei gebildet. Die Teildichtelemente ergänzen sich durch ihre Anordnung zu einem Paar aus Teildichtelementen zu einem Dichtelement, wobei die Dichtwirkung des Paars größer ist als die eines Teildichtelements. Durch eine besonders angepaßte Ausgestaltung der Teildichtelemente an die jeweils abzudichtenden Bereiche im Zwischenraum gelingt es, daß die Dichtwirkung der gepaarten Teildichtelemente größer ist als sie etwa mit einem einstük- kigen Dichtelement realisierbar ist. Vorzugsweise sind das erste Teildichtelement und das zweite Teildichtelement relativ zueinander in Umfangsrichtung beweglich. Dadurch wird ein angepaßtes System aus Teildichtelementen bereitgestellt. Die relative Bewegung der Teildichtele- mente in Umfangsrichtung ermöglicht ein angepaßtes Ineinandergreifen der Teildichtelemente, abhängig von der thermischen und/oder mechanischen Belastung des Rotors. Das angepaßte System aus Teildichtelementen kann dabei so ausgeführt sein, daß es unter der Wirkung der externen Kräfte, wie z.B. der Fliehkraft sowie der Normal- und Lagerkräfte, sich gewissermaßen selbst justiert, um seine Dichtwirkung zu entfalten. Weiterhin werden mögliche thermisch oder mechanisch induzierte Spannungen durch das bewegliche Paar aus Teildichtelementen deutlich besser ausgeglichen.The sealing element preferably comprises a first partial sealing element and a second partial sealing element, the first partial sealing element and the second partial sealing element intermeshing. The partial sealing elements can be designed so that they perform a partial sealing function for different areas to be sealed in the space in a special way. Such different areas in the intermediate space are formed, for example, by suitable sealing surfaces on the groove base, on the blade platform of the first rotor blade or on the blade platform of the second rotor blade. The partial sealing elements are complemented by their arrangement to form a pair of partial sealing elements to form a sealing element, the sealing effect of the pair being greater than that of a partial sealing element. A particularly adapted design of the partial sealing elements to the areas to be sealed in the intermediate space means that the sealing effect of the paired partial sealing elements is greater than can be achieved, for example, with a one-piece sealing element. The first partial sealing element and the second partial sealing element are preferably movable in the circumferential direction relative to one another. This provides a customized system of partial sealing elements. The relative movement of the partial sealing elements in the circumferential direction enables an adapted interlocking of the partial sealing elements, depending on the thermal and / or mechanical load on the rotor. The adapted system of partial sealing elements can be designed so that it adjusts itself to a certain extent under the action of external forces, such as centrifugal force and normal and bearing forces, in order to develop its sealing effect. Furthermore, possible thermally or mechanically induced stresses are compensated much better by the movable pair of partial sealing elements.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen das erste Teildichtelement und das zweite Teildichtelement jeweils eine an die Umfangsfläche angrenzende Scheibendichtkante und eine an die Schaufelplattform angrenzende Plattformdichtkante auf. Dabei kann die jeweilige Plattformdichtkante weiter in Plattformteildichtkanten funktional untergliedert sein. Beispielsweise kann bei einem Teildichtelement eine erste Plattform- teildichtkante sowie eine zweite Plattformteildichtkante vorgesehen sein, wobei die erste Plattformteildichtkante an die Schaufelplattform der ersten Laufschaufel und die zweiteIn a preferred embodiment, the first partial sealing element and the second partial sealing element each have a disk sealing edge adjacent to the peripheral surface and a platform sealing edge adjacent to the blade platform. The respective platform sealing edge can further be functionally subdivided into platform part sealing edges. For example, in the case of a partial sealing element, a first platform partial sealing edge and a second platform partial sealing edge can be provided, the first platform partial sealing edge on the blade platform of the first rotor blade and the second
Plattformteildichtkante an die Schaufelplattform der zweiten Laufschaufei angrenzt. Durch diese funktionale Untergliederung ist eine einfache konstruktive Anpassung der Teildichtelemente an die jeweilige Einbaugeometrie der ersten und zweiten Laufschaufel in der Aufnehmstruktur möglich. Durch entsprechende Ausgestaltung des Teildichtelements wird erreicht, daß die Scheibendichtkante gegen die Umfangsfläche abdichtet sowie die Plattformdichtkante gegen die Schaufelplattform der Laufschaufel abdichtet, wobei ein möglichst gu- ter Formschluß hergestellt ist. Mit der gepaarten Anordnung des ersten und des zweiten Teildichtelements zu einem Dichtelement wird eine besonders wirksame Dichtung erzielt. Vorzugsweise überlappen sich das erste und das zweite Teildichtelement, wobei die Plattformdicht- kante und die Scheibendichtkante des ersten Teildichtelements an die Plattformdichtkante bzw. Scheibendichtkante des zweiten Teildichtelements angrenzt. Dadurch wird in der gepaarten Anordnung der beiden Teildichtelemente ein guter Formschluß realisiert und folglich durch das Dichtelement eine gute Ab- dichtung gegen Eindringen von heißem Aktionsfluid in den Zwischenraum und/oder ein Austreten von Kühlmittel in den Strömungskanal erreicht.Platform part sealing edge adjoins the blade platform of the second rotor blade. This functional subdivision makes it possible to easily adapt the partial sealing elements to the respective installation geometry of the first and second rotor blades in the receiving structure. A corresponding design of the partial sealing element ensures that the disk sealing edge seals against the circumferential surface and seals the platform sealing edge against the blade platform of the rotor blade, with the best possible positive fit being produced. A particularly effective seal is achieved with the paired arrangement of the first and second partial sealing elements to form a sealing element. The first and the second partial sealing elements preferably overlap, the platform sealing edge and the disc sealing edge of the first partial sealing element being adjacent to the platform sealing edge or disc sealing edge of the second partial sealing element. As a result, a good positive fit is achieved in the paired arrangement of the two partial sealing elements, and consequently the sealing element provides a good seal against the penetration of hot action fluid into the intermediate space and / or the escape of coolant into the flow channel.
Bevorzugt ist das Dichtelement aus einem hochwarmfesten Mate- rial, insbesondere aus einer Nickelbasis- oder Kobaltbasislegierung, hergestellt. Diese Legierungen besitzen weiterhin ausreichende elastische Verformungseigenschaften. Somit wird erreicht, daß das Material des Dichtelements zur Vermeidung von Verunreinigungen oder Diffusionsschäden und zur Gewähr- leistung einer gleichmäßigen thermischen Ausdehnung des Rotors, insbesondere der Schaufelplattform der Laufschaufel, an das Material des Rotors angepaßt ausgewählt wird.The sealing element is preferably made of a heat-resistant material, in particular of a nickel-based or cobalt-based alloy. These alloys also have sufficient elastic deformation properties. It is thus achieved that the material of the sealing element is selected to match the material of the rotor in order to avoid contamination or diffusion damage and to ensure a uniform thermal expansion of the rotor, in particular the blade platform of the rotor blade.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Dichtsystem ein Labyrinthdichtsystem, insbesondere ein Labyrinthspaltdichtsy- stem auf. Die Wirkungsweise eines Labyrinthdichtsystems beruht auf einer möglichst effektiven Drosselung des heißen Aktionsfluids und/oder des Kühlmittels in dem Dichtsystem und einer damit bewirkten weitgehenden Unterdrückung eines axial gerichteten Leckagestroms (Leckage-Massenstrom) durch den Zwischenraum. Dabei kann ein residualer Leckagestrom durch bestehende Dichtspalte, wie sie bei Labyrinthspaltdichtungen im allgemeinen auftreten, unter Berücksichtigung des sogenannten Überbrückungsfaktors berechnet werden. Bei gleichen Strömungsparametern vor und hinter der Dichtung und gleichen Hauptabmessungen des Labyrinthdichtsystems (Dichtspaltdurchmesser, Dichtspaltweite, axiale Gesamtlänge der Dichtung) weisen Labyrinthspaltdichtsysteme, die auch als Durchblickdichtungen bezeichnet werden, gegenüber sogenannten Kamm-Nut- Dichtsystemen einen bis zu 3,5 mal größeren Leckagestrom durch den Dichtspalt auf. Labyrinthspaltdichtsysteme haben jedoch aufgrund des verbleibenden Dichtspalts gegenüber den Kamm-Nut-Dichtsystemen den großen Vorteil, daß sie selbst für große thermisch und/oder mechanisch induzierte Relativdehnungen im Rotor geeignet sind.In a preferred embodiment, the sealing system has a labyrinth sealing system, in particular a labyrinth gap sealing system. The mode of operation of a labyrinth sealing system is based on throttling the hot action fluid and / or the coolant in the sealing system as effectively as possible and thus largely suppressing an axially directed leakage flow (leakage mass flow) through the intermediate space. A residual leakage flow through existing sealing gaps, as they generally occur with labyrinth gap seals, can be calculated taking into account the so-called bridging factor. With the same flow parameters in front of and behind the seal and the same main dimensions of the labyrinth sealing system (sealing gap diameter, sealing gap width, total axial length of the seal) labyrinth gap sealing systems, which are also referred to as see-through seals, have leakage flow through the sealing gap that is up to 3.5 times greater than that of so-called comb-groove sealing systems. Due to the remaining sealing gap, labyrinth gap sealing systems have the great advantage over the comb-groove sealing systems that they are suitable even for large thermally and / or mechanically induced relative expansions in the rotor.
Bevorzugt ist das Dichtsystem einstückig, insbesondere durch Materialabtrag von der LaufScheibe, hergestellt. Bei einer Ausgestaltung des Dichtsystems z.B. als Labyrinthdichtsystem ist dieses durch mindestens zwei in Umfangsrichtung der Laufscheibe sich erstreckende und axial zueinander beabstandete Dichtelemente auf der Umfangsfläche realisiert. Diese Dichtelemente können durch aus dem Vollen gedrehte Drosselbleche ausgeführt sein. Die einstückige Herstellungsweise hat den Vorteil, daß man kein zusätzliches Verbindungselement zwischen dem Labyrinthdichtsystem und der Umfangsfläche benö- tigt. Verfahrenstechnisch kann somit Bearbeitung der Laufscheibe und die Herstellung des Labyrinthdichtsystems in einem Schritt und an einer Drehmaschine durchgeführt werden, was sehr kostengünstig ist. Darüber hinaus spielen thermisch induzierte Spannungen zwischen der Laufscheibe und dem Laby- rinthdichtsystem keine Rolle, weil nur ein Werkstoff zur Verwendung kommt. Alternative Ausgestaltungen des Dichtelements, etwa durch ein auf die Laufscheibe aufgeschweißtes Drosselblech, oder durch ein in eine Nut in der Umfangsfläche eingestemmtes Drosselblech, sind ebenfalls möglich.The sealing system is preferably produced in one piece, in particular by removing material from the running disk. With a design of the sealing system e.g. as a labyrinth sealing system, this is realized by at least two sealing elements extending in the circumferential direction of the running disk and axially spaced apart from one another on the circumferential surface. These sealing elements can be implemented by throttle plates turned from solid. The one-piece production method has the advantage that no additional connecting element is required between the labyrinth sealing system and the peripheral surface. In terms of process engineering, machining of the running disk and the production of the labyrinth sealing system can thus be carried out in one step and on a lathe, which is very inexpensive. In addition, thermally induced stresses between the running disk and the labyrinth sealing system are irrelevant because only one material is used. Alternative configurations of the sealing element, for example by means of a throttle plate welded onto the running disk, or by means of a throttle plate that is caulked into a groove in the peripheral surface, are also possible.
Bevorzugt weist das Dichtelement an dessen äußerem radialen Ende eine Dichtspitze, insbesondere eine Messerkante, auf.The sealing element preferably has a sealing tip, in particular a knife edge, at its outer radial end.
Residuale Leckageströme durch den Zwischenraum werden ent- scheidend beeinflußt von der ausführbaren Dichtspaltweite, d.h. beispielsweise dem Abstand zwischen dem äußeren radialen Ende des Dichtelements und der daran angrenzenden abzudich- tenden Schaufelplattform. Um die Dichtspaltweite möglichst gering herzustellen, ist eine Zuschärfung des äußeren radialen Endes des Dichtelements vorgesehen. Dabei kann auch eine Dichtspaltüberbrückung durchgeführt werden, indem die Dicht- spitze oder die Messerkante mit einem geringen Aufmaß gegenüber dem radialen Einbaumaß der Schaufelplattform hergestellt wird. Durch ein Anstreifen der Dichtspitze oder der Messerkante an die Schaufelplattform, wird der Dichtspalt beim Einsetzen der Laufschaufei in die Aufnehmstruktur, z.B. in eine Axialnut einer LaufScheibe, überbrückt. Auf diese Weise wird der Dichtspalt geschlossen, eine verbesserte Dichtung erzielt und der axiale Leckagestrom weiter vermindert. Gegenüber herkömmlichen Ausgestaltungen ist damit auch eine deutliche Verringerung des Einbaumaßes einer Laufschaufel in die Aufnehm- Struktur realisierbar. Das bisher übliche Mindesteinbaumaß von derzeit zwischen etwa 0.3 bis 0.6 mm kann durch das neue Konzept auf etwa 0.1 bis 0.2 mm verringert werden, also wird etwa eine Drittelung erreicht.Residual leakage flows through the intermediate space are decisively influenced by the seal gap width that can be implemented, ie, for example, the distance between the outer radial end of the sealing element and the adjoining seal. tendency bucket platform. In order to make the sealing gap width as small as possible, the outer radial end of the sealing element is sharpened. A sealing gap can also be bridged by producing the sealing tip or the knife edge with a small allowance compared to the radial installation dimension of the blade platform. By rubbing the sealing tip or the knife edge onto the blade platform, the sealing gap is bridged when the rotor blade is inserted into the receiving structure, for example in an axial groove of a rotor disk. In this way, the sealing gap is closed, an improved seal is achieved and the axial leakage flow is further reduced. Compared to conventional designs, a significant reduction in the installation dimensions of a moving blade in the receiving structure can also be achieved. The minimum installation dimension of currently between 0.3 and 0.6 mm, which has been customary up to now, can be reduced to around 0.1 to 0.2 mm using the new concept, which means that a third is achieved.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Spaltdichtelement zur Dichtung eines im wesentlichen sich axial erstreckenden Spalts vorgesehen, wobei der Spalt zwischen der Schaufelplattform der ersten Laufschaufel und der Schaufelplattform der zweiten Laufschaufel gebildet ist und in Strömungsverbin- düng mit dem Zwischenraum steht. Das Spaltdichtelement verhindert, daß ein Leckagestrom durch den Spalt auftritt. Ein solcher Leckagestrom ist im wesentlichen radial gerichtet und kann dabei sowohl von dem Zwischenraum durch den Spalt radial auswärts als auch durch den Spalt in den Zwischenraum radial einwärts orientiert sein.In a preferred embodiment, a gap sealing element is provided for sealing an essentially axially extending gap, the gap being formed between the blade platform of the first rotor blade and the blade platform of the second rotor blade and being in flow communication with the intermediate space. The gap sealing element prevents leakage current from occurring through the gap. Such a leakage flow is directed essentially radially and can be oriented radially inward both from the interspace through the gap radially and through the gap into the interspace.
Hierbei sind unterschiedliche Ausgestaltungen möglich:Different configurations are possible:
Grenzt beispielsweise an den Spalt radial auswärts der Strö- mungskanal der Strömungsmaschine, z.B. eines Verdichters oder einer Gasturbine, an, so wird durch das Spaltdichtelement der Eintritt des Aktionsfluid, z.B. des Heißgases in einer Gas- turbine, durch den Spalt radial einwärts in den Zwischenraum verhindert. Dadurch wird der Rotor, insbesondere die Laufschaufel, vor einem oxidierenden und/oder korrosiven Angriff im Zwischenraum geschützt. Zugleich verhindert das Spaltdichtelement das Austreten von Kühlmittel, z.B. Kühlluft, von dem Zwischenraum durch den Spalt radial auswärts in den Strömungskanal. In einer alternativen Ausgestaltung kann sich an den Spalt radial auswärts auch ein Hohlraum anschließen, der durch die in Umfangsrichtung aneinander grenzende erste und zweite Laufschaufel gebildet ist (sogenanntes Box- Design einer Laufschaufei) . Hierbei verhindert das Spaltdichtelement einerseits den möglichen Eintritt von heißem Aktionsfluid von dem Zwischenraum durch den Spalt radial auswärts in den Hohlraum. Andererseits kann der durch das Spaltdichtelement abgedichtete Hohlraum mit einem Kühlmittel, z.B. Kühlluft, beaufschlagt werden. Dieses wird in dem Hohlraum unter Druck gesetzt und steht z.B. für eine effiziente Innenkühlung der thermisch hochbelasteten Laufschaufel oder für andere Kühlzwecke zur Verfügung. Eine weitere vorteil- hafte Verwendung des unter Druck stehenden Kühlmittels imIf, for example, the flow channel of the turbomachine, for example of a compressor or a gas turbine, borders the gap radially outward, the entry of the action fluid, for example of the hot gas, in a gas is prevented by the gap sealing element. turbine, prevented by the gap radially inwards into the space. This protects the rotor, in particular the rotor blade, from an oxidizing and / or corrosive attack in the intermediate space. At the same time, the gap sealing element prevents coolant, for example cooling air, from escaping radially outward from the intermediate space through the gap into the flow channel. In an alternative embodiment, a cavity can also adjoin the gap radially outwards, which is formed by the first and second rotor blades adjoining one another in the circumferential direction (so-called box design of a rotor blade). The gap sealing element on the one hand prevents the possible entry of hot action fluid from the intermediate space through the gap radially outward into the cavity. On the other hand, the cavity sealed by the gap sealing element can be acted upon with a coolant, for example cooling air. This is pressurized in the cavity and is available, for example, for efficient internal cooling of the thermally highly loaded rotor blade or for other cooling purposes. Another advantageous use of the pressurized coolant in the
Hohlraum besteht in der Ausnutzung seiner Sperrwirkung gegenüber dem heißen Aktionsfluid im Strömungskanal.Cavity consists in utilizing its barrier effect against the hot action fluid in the flow channel.
Bevorzugt ist das Spaltdichtelement durch ein Spaltdichtblech hergestellt, welches eine Spaltdichtkante aufweist, die unter Fliehkrafteinwirkung in den Spalt eingreift und den Spalt verschließt. Die Ausgestaltung des Spaltdichtelements als Spaltdichtblech ist eine einfache und kostengünstige Lösung. Dabei ist beispielsweise eine Ausgestaltung als dünner Me- tallstreifen, der eine Längsachse und eine Querachse aufweist, möglich. Dabei erstreckt sich die Spaltdichtkante im wesentlichen mittig auf dem Metallstreifen entlang der Längsachse und kann in einfacher Weise durch Umknicken des Metallstreifens hergestellt sein. Das Spaltdichtelement ist günstigerweise in dem Zwischenraum angeordnet. Im Betrieb der Strömungsmaschine wird das Spaltdichtelement dann infolge der Rotation durch die radial auswärts gerichtete Fliehkraft fest gegen die aneinander grenzenden Schaufelplattform gedrückt, wobei die Spaltdichtkante in den Spalt eingreift und diesen wirkungsvoll abdichtet.The gap sealing element is preferably produced by a gap sealing plate which has a gap sealing edge which engages in the gap under the action of centrifugal force and closes the gap. The design of the gap sealing element as a gap sealing sheet is a simple and inexpensive solution. For example, a configuration as a thin metal strip that has a longitudinal axis and a transverse axis is possible. The gap sealing edge extends essentially centrally on the metal strip along the longitudinal axis and can be produced in a simple manner by bending the metal strip. The gap sealing element is advantageously arranged in the intermediate space. During operation of the turbomachine, the gap sealing element then becomes rigid as a result of the rotation by the centrifugal force directed radially outwards pressed against the adjoining vane platform, the gap sealing edge engaging in the gap and sealing it effectively.
Vorzugsweise ist das Spaltdichtelement aus einem hochwarmfe- sten Material, insbesondere aus einer Nickelbasis- oder Kobaltbasislegierung, hergestellt. Diese Legierungen besitzen zudem auch ausreichende elastische Verformungseigenschaften. Das Material des Spaltdichtelements wird angepaßt an das Ma- terial des Rotors ausgewählt, wodurch Verunreinigungen oder Diffusionsschäden vermieden werden. Ferner ist eine gleichmäßige thermische Ausdehnung oder Kontraktion des Rotors, insbesondere der Schaufelplattform der Laufschaufei, sichergestellt .The gap sealing element is preferably made of a highly heat-resistant material, in particular of a nickel-based or cobalt-based alloy. These alloys also have sufficient elastic deformation properties. The material of the gap sealing element is selected to match the material of the rotor, as a result of which contamination or diffusion damage are avoided. Furthermore, a uniform thermal expansion or contraction of the rotor, in particular the blade platform of the rotor blade, is ensured.
Vorzugsweise grenzt das Spaltdichtelement radial an das Dichtsystem an. Durch die Kombination des Spaltdichtelements mit einem auf der Umfangsfläche angeordneten Dichtsystem, insbesondere mit einem Labyrinthdichtsystem, ist eine beson- ders effektive Abdichtung des Zwischenraums gegenüber möglichen Leckageströmen an heißem Aktionsfluid und/oder an Kühlmittel erreicht. Insbesondere bleibt dadurch eine fliehkraftunterstützte Dichtwirkung des Spaltdichtelements zur Abdichtung eines axial sich erstreckenden Spalts bestehen. In die- ser Kombination vermindert das Dichtsystem die im wesentlichen axial gerichteten Leckageströme, während das Spaltdichtelement die im wesentlichen radial gerichteten Leckageströme vermindert. Durch diese funktionale Trennung ist ferner eine flexible konstruktive Anpassung an verschiedene Rotorgeome- trien ohne weiteres möglich. Das Spaltdichtelement und das Dichtsystem ergänzen sich somit sehr wirkungsvoll.The gap sealing element preferably borders radially on the sealing system. The combination of the gap sealing element with a sealing system arranged on the circumferential surface, in particular with a labyrinth sealing system, results in a particularly effective sealing of the intermediate space against possible leakage flows of hot action fluid and / or of coolant. In particular, this maintains a centrifugal force-supported sealing effect of the gap sealing element for sealing an axially extending gap. In this combination, the sealing system reduces the essentially axially directed leakage flows, while the gap sealing element reduces the essentially radially directed leakage flows. This functional separation also enables flexible design adaptation to different rotor geometries without any problems. The gap sealing element and the sealing system thus complement each other very effectively.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist in der Strömungsmaschine mit dem sich entlang einer Rotationsachse erstrecken- den Rotor die Aufnehmstruktur durch eine Umfangsnut hergestellt, wobei die Umfangsfläche eine erste Umfangsfläche und eine entlang der Rotationsachse der ersten Umfangsfläche ge- genüberliegende zweite Umfangsfläche aufweist, welche jeweils axial an die Umfangsnut angrenzt, wobei auf der ersten und/oder auf der zweiten Umfangsfläche in dem Zwischenraum das Dichtsystem vorgesehen ist.In a preferred embodiment, in the turbomachine with the rotor extending along an axis of rotation, the receiving structure is produced by a circumferential groove, the circumferential surface having a first circumferential surface and a circumferential groove along the axis of rotation of the first circumferential surface. has opposite second peripheral surface, which axially adjoins the peripheral groove, the sealing system being provided on the first and / or on the second peripheral surface in the intermediate space.
Die Befestigung der Laufschaufeln muß im Betrieb der Strömungsmaschine die Schaufelbeanspruchungen durch Strömungsund Fliehkräfte sowie durch Schaufelschwingungen mit hoher Sicherheit aufnehmen und die auftretenden Kräfte auf die Laufscheibe und schließlich den gesamten Rotor übertragen.When the turbomachine is in operation, the fastening of the rotor blades must absorb the blade stresses by flow and centrifugal forces as well as by blade vibrations with a high degree of certainty, and transmit the forces that occur to the rotor disk and finally to the entire rotor.
Neben der Befestigung der Laufschaufel in einer Axialnut ist die Laufschaufelbefestigung in einer Umfangsnut weit verbreitet, vor allem bei geringen und mittleren Beanspruchungen. Dabei sind je nach Beanspruchung verschiedene Ausgestaltungen bekannt (vgl. I. Kosmorowski und G. Schramm, „Turbo Maschinen', ISBN 3-7785-1642-6, Ausgabe des Dr. Alfred Hüthig Verlag, Heidelberg, 1989, S.113-117) Für kurze Laufschaufeln mit kleinen Fliehkräften und Biegemomenten wird zum Beispiel die einfach zu fertigende sogenannte Hammerkopfverbindung einge- setzt. Bei längeren Laufschaufeln und damit größeren Schaufelfliehkräften muß bei Rotoren in Sch ibenbauweise durch besondere konstruktive Maßnahmen ein Aufbiegen der Laufscheibe im Bereich der ersten und zweiten Umfangsfläche in Höhe der Umfangsnut verhindert werden. Das kann beispielsweise erfol- gen mit Hilfe einer in Höhe der Umfangsnut massiver ausgeführten Laufscheibe, eines verhakten Hammerköpffußes oder eines verhakten Reiterfußes. Eine günstigere Kraftübertragung an die Laufscheibe wird jedoch z.B. durch die Umfangstannen- baumbefestigung erreicht. Das angegebene Konzept zur Dichtung des Zwischenraums ist in jedem Fall sehr flexibel auch auf einen Rotor übertragbar, dessen Laufschaufel in einer Umfangsnut befestigt ist.In addition to fastening the rotor blade in an axial groove, fastening the rotor blade in a circumferential groove is widespread, especially in the case of low and medium loads. Depending on the stress, various configurations are known (cf. I. Kosmorowski and G. Schramm, "Turbo Maschinen", ISBN 3-7785-1642-6, edition by Dr. Alfred Hüthig Verlag, Heidelberg, 1989, pp. 113-117 ) For short blades with low centrifugal forces and bending moments, for example, the so-called hammer head connection, which is easy to manufacture, is used. In the case of longer rotor blades and thus larger blade centrifugal forces, rotors in the disk construction must be prevented by special design measures from bending the rotor disk in the region of the first and second peripheral surfaces at the level of the peripheral groove. This can be done, for example, with the aid of a running disk which is more solid at the level of the circumferential groove, a hooked hammer head foot or a hooked rider foot. A more favorable power transmission to the running disk is e.g. achieved by the peripheral fir tree attachment. The specified concept for sealing the intermediate space can in any case be very flexibly transferred to a rotor, the rotor blade of which is fastened in a circumferential groove.
Vorzugsweise ist die Strömungsmaschine eine Gasturbine Die Erfindung wird beispielhaft im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiele naher erläutert. Es zeigen teilweise schematisch und vereinfacht:The turbomachine is preferably a gas turbine The invention is explained in more detail by way of example below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. Some of them show schematically and simplified:
FIG 1 einen Halbschnitt durch eine Gasturbine mit Verdichter, Brennkammer und Turbine,1 shows a half section through a gas turbine with a compressor, combustion chamber and turbine,
FIG 2 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer Laufscheibe eines Rotors,2 shows a perspective view of a section of a rotor of a rotor,
FIG 3 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer Laufscheibe mit eingesetzter Laufschaufei,3 shows a perspective view of a section of a running disk with inserted moving blade,
FIG 4 eine Seitenansicht einer Laufschaufel mit Dichtsy- stem,4 shows a side view of a moving blade with a sealing system,
FIG 5A-5D verschiedene Ansichten eines ersten Teildichtele- ments eines in Figur 4 dargestellten Dichtelements,5A-5D show different views of a first partial sealing element of a sealing element shown in FIG. 4,
FIG 6A-6D verschiedene Ansichten eines zweiten Teildichtele- ments eines in Figur 4 dargestellten Dichtelements,6A-6D show different views of a second partial sealing element of a sealing element shown in FIG. 4,
FIG 7 eine axiale Draufsicht auf einen Ausschnitt eines7 shows an axial plan view of a section of a
Rotors mit Dichtelement,Rotor with sealing element,
FIG 8 eine axiale Draufsicht auf einen Ausschnitt eines8 shows an axial plan view of a section of a
Rotors mit einer gegenüber Figur 7 alternativenRotor with an alternative to Figure 7
Ausgestaltung des Dichtelements,Design of the sealing element,
FIG 9 eine Seitenansicht einer Laufschaufel mit einem Labyrinthdichtsystem,9 shows a side view of a rotor blade with a labyrinth sealing system,
FIG 10 eine Seitenansicht einer Laufschaufel mit einer gegenüber Figur 9 alternativen Ausgestaltung des La- bynnthdichtsystems, FIG 11 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer Laufscheibe mit eingesetzter Laufschaufel und mit einem Spaltdichtelement,10 shows a side view of a moving blade with an alternative embodiment of the lamina sealing system to FIG. 9, 11 shows a perspective view of a section of a running disk with inserted moving blade and with a gap sealing element,
FIG 12 einen Ausschnitt einer Ansicht der in Figur 11 gezeigten Anordnung entlang der Schnittlinie XII-XII,12 shows a detail of a view of the arrangement shown in FIG. 11 along the section line XII-XII,
FIG 13 eine perspektivische Ansicht einer Rotorwelle mit Umfangsnuten,13 shows a perspective view of a rotor shaft with circumferential grooves,
FIG 14 eine Schnittansicht eines Ausschnitts eines Rotors mit Umfangsnut und mit eingesetzter Laufschaufei,14 shows a sectional view of a section of a rotor with a circumferential groove and with an inserted rotor blade,
FIG 15 eine Schnittansicht eines Ausschnitts eines Rotors mit gegenüber Figur 14 alternativer Ausgestaltung der Laufschaufelbefestigung.15 shows a sectional view of a section of a rotor with an alternative embodiment of the blade attachment to FIG. 14.
Gleiche Bezugszeichen haben in den einzelnen Figuren die gleiche Bedeutung.The same reference numerals have the same meaning in the individual figures.
In Figur 1 ist ein Halbschnitt durch eine Gasturbine 1 dargestellt. Die Gasturbine 1 weist einen Verdichter 3 für Verbrennungsluft, eine Brennkammer 5 mit Brennern 7 für einen flüssigen oder gasförmigen Brennstoff sowie eine Turbine 9 zum Antrieb des Verdichters 3 und eines in Figur 1 nicht dargestellten Generators auf. In der Turbine 9 sind feststehende Leitschaufeln 11 und rotierbare Laufschaufeln 13 auf jeweiligen sich radial erstreckenden, im Halbschnitt nicht gezeigten, Kränzen entlang der Rotationsachse 15 der Gasturbine 1 angeordnet. Dabei wird ein entlang der Rotationsachse 15 aufeinanderfolgendes Paar aus einem Kranz von Leitschaufeln 11 (Leitschaufelkranz) und einem Kranz von Laufschaufeln 13 (Laufschaufelkranz) als Turbinenstufe bezeichnet. Jede Leitschaufel 11 weist eine Schaufelplattform 17 auf, welche zur Fixierung der betreffenden Leitschaufel 11 am inneren Turbinengehäuse 19 angeordnet ist. Die Schaufelplattform 17 stellt dabei ein Wandelement in der Turbine 9 dar. Die Schaufel- Plattform 17 ist ein thermisch stark belastetes Bauteil, welches die äußere Begrenzung des Strömungskanals 21 in der Turbine 9 bildet. Die Laufschaufei 13 ist auf dem entlang der Rotationsachse 15 der Gasturbine 1 angeordneten Turbinenläu- fer 23 über eine entsprechende Schaufelplattform 17 befestigt. Der Turbinenläufer 23 kann dabei z.B. aus mehreren, in Figur 1 nicht gezeigten, die Laufschaufeln 13 aufnehmende Laufscheiben zusammengebaut sein, die von einem nicht dargestellten Zuganker zusammengehalten und mittels Hirthverzah- nung wärmedehnungstolerant auf die Rotationsachse 15 zentriert sind. Der Turbinenläufer 23 bildet zusammen mit den Laufschaufeln 13 den Rotor 25 der Strömungsmaschine 1, insbesondere der Gasturbine 1. Im Betrieb der Gasturbine 1 wird Luft L aus der Umgebung angesaugt. Die Luft L wird im Ver- dichter 3 verdichtet und dadurch gleichzeitig vorgewärmt. In der Brennkammer 5 wird die Luft L mit dem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff zusammengebracht und verbrannt. Ein zuvor dem Verdichter 3 aus geeigneten Entnahmen 27 entnommener Teil der Luft L dient als Kühlluft K zur Kühlung der Turbinenstu- fen, wobei z.B. die erste Turbinenstufe mit einer Turbineneintrittstemperatur von etwa 750 °C bis 1200 °C beaufschlagt wird. In der Turbine 9 erfolgt eine Encspannung und Abkühlung des heißen Aktionsfluid A, im folgenden als Heißgas A bezeichnet, welches durch die Turbinenstufen strömt und dabei den Rotor 25 in Rotation versetzt.FIG. 1 shows a half section through a gas turbine 1. The gas turbine 1 has a compressor 3 for combustion air, a combustion chamber 5 with burners 7 for a liquid or gaseous fuel, and a turbine 9 for driving the compressor 3 and a generator (not shown in FIG. 1). In the turbine 9, stationary guide vanes 11 and rotatable rotor blades 13 are arranged on respective radially extending rings, not shown in half section, along the axis of rotation 15 of the gas turbine 1. Here, a successive pair along the axis of rotation 15 of a ring of guide blades 11 (guide blade ring) and a ring of rotor blades 13 (rotor blade ring) is referred to as a turbine stage. Each guide blade 11 has a blade platform 17 which is arranged to fix the relevant guide blade 11 to the inner turbine housing 19. The blade platform 17 represents a wall element in the turbine 9. The blade Platform 17 is a thermally highly stressed component, which forms the outer boundary of the flow channel 21 in the turbine 9. The rotor blade 13 is fastened on the turbine rotor 23 arranged along the axis of rotation 15 of the gas turbine 1 via a corresponding blade platform 17. The turbine rotor 23 can be assembled, for example, from a plurality of rotor disks, not shown in FIG. 1, which receive the rotor blades 13, which are held together by a tie rod, not shown, and centered on the axis of rotation 15 in a tolerant manner against thermal expansion by means of serration teeth. The turbine rotor 23 forms, together with the rotor blades 13, the rotor 25 of the turbomachine 1, in particular the gas turbine 1. During operation of the gas turbine 1, air L is sucked in from the surroundings. The air L is compressed in the compressor 3 and thereby preheated at the same time. In the combustion chamber 5, the air L is brought together with the liquid or gaseous fuel and burned. A portion of the air L previously extracted from the compressor 3 from suitable withdrawals 27 serves as cooling air K for cooling the turbine stages, the first turbine stage, for example, being subjected to a turbine inlet temperature of approximately 750 ° C. to 1200 ° C. In the turbine 9, the hot action fluid A is clamped and cooled, hereinafter referred to as hot gas A, which flows through the turbine stages and thereby sets the rotor 25 in rotation.
Figur 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt einer Laufscheibe 29 eines Rotors 25. Die Laufscheibe 29 ist entlang der Rotationsachse 15 des Rotors 25 zentriert. Die Laufscheibe 29 weist eine Aufnehmstruktur 33 zur Befestigung von Laufschaufeln 13 der Gasturbine 1 auf. Die Aufnehm- struktur 33 ist durch Ausnehmungen 35, insbesondere durch Nuten, in der Laufscheibe 29 hergestellt. Die Ausnehmung 35 ist dabei als axiale Laufscheibennut 37, insbesondere als axiale Tannenbaumnut, ausgeführt. Die Laufscheibe 29 weist eine Umfangsfläche 31 auf, die am äußeren radialen Ende der Laufscheibe 29 angeordnet ist. Die Umfangsfläche 31 ist durch die äußere radiale Begrenzungsfläche des Rotors 25, respektive der Laufscheibe 29, definiert. Die so definierte Umfangsfläche 31 umfaßt dabei nicht die als axiale Laufscheibennut 37 ausgestaltete Aufnehmstruktur 33. Auf der Umfangsfläche 31 sind ein erster Umfangsflächenrand 39A und ein zweiter Umfangsflächenrand 39B gebildet. Dabei liegt der erste Umfangs- flächenrand 39A entlang der Rotationsachse 15 dem zweiten Umfangsflächenrand 39B auf der Umfangsfläche 31 gegenüber. Auf der Umfangsfläche 31 ist ein Umfangsflächenmittenbereich 41 gebildet, der in axialer Richtung von dem ersten Umfangs- flächenrand 39A und dem zweiten Umfangsflächenrand 39B berandet ist.FIG. 2 shows a perspective view of a section of a rotor 29 of a rotor 25. The rotor 29 is centered along the axis of rotation 15 of the rotor 25. The rotor disk 29 has a receiving structure 33 for fastening rotor blades 13 of the gas turbine 1. The receiving structure 33 is produced by recesses 35, in particular by grooves, in the running disk 29. The recess 35 is designed as an axial disk groove 37, in particular as an axial fir tree groove. The running disk 29 has a peripheral surface 31 which is arranged at the outer radial end of the running disk 29. The peripheral surface 31 is through the outer radial boundary surface of the rotor 25, or the rotor 29, defined. The peripheral surface 31 defined in this way does not include the receiving structure 33 designed as an axial disk groove 37. A first peripheral surface edge 39A and a second peripheral surface edge 39B are formed on the peripheral surface 31. The first peripheral surface edge 39A lies along the axis of rotation 15 opposite the second peripheral surface edge 39B on the peripheral surface 31. A peripheral surface center region 41 is formed on the peripheral surface 31 and is bordered in the axial direction by the first peripheral surface edge 39A and the second peripheral surface edge 39B.
Eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer Lauf- scheibe 29 mit eingesetzter Laufschaufel 13A ist in Figur 3 dargestellt. Die Laufscheibe 29 besitzt über ihren vollen Umfang, zu ihrer Umfangsfläche 31 hin offene Laufscheibennuten 37A, 37B, die im wesentlichen parallel zur Rotationsachse 15 des Rotors 25 verlaufen, jedoch auch schräg dazu gestellt sein können. Die Laufscheibennuten 37A, 37B sind mit Hinter- schneidungen 59 ausgestattet. In eine Laufscheibennut 37A ist eine Laufschaufel 13A mit ihrem Schaufelfuß 43A entlang der Einsatzrichtung 57 der Laufscheibennut 37A eingesetzt. Der Schaufelfuß 43A stützt sich mit Längsrippen 61 an den Hinter- schneidungen 59 der Laufscheibennut 37Λ ab. Auf diese Weise ist die Laufschaufel 13A bei Rotation der Laufscheibe 29 um die Rotationsachse 15 entgegen den in Richtung der Längsachse 47 der Laufschaufel 13A auftretenden Fliehkräfte sicher gehalten. Radial auswärts entlang der Längsachse 47 des Schau- felfußes 43A besitzt die Laufschaufel 13A einen verbreitert ausgebildeten Bereich, die sogenannte Schaufelplattform 17A. Die Schaufelplattform 17A weist eine scheibenseitige Basis 63 und eine der scheibenseitigen Basis 63 gegenüberliegende Außenseite 65 auf. An der Außenseite 65 der Schaufelplattform 17A befindet sich ein Schaufelblatt 45 der Laufschaufel 13A. An dem Schaufelblatt 45 strömt das zum Betrieb des Rotors 25 benötigte Heißgas A vorbei und erzeugt dabei ein Drehmoment auf die Laufscheibe 29. Bei hohen Betriebstemperaturen des Rotors 25 benötigt das Schaufelblatt 45 der Laufschaufel 13A ein Innenkühlungssystem, welches in der Figur 3 nicht dargestellt ist. Dabei wird ein Kühlmittel K, beispielsweise Kühl- luft K, durch eine nicht dargestellte Zuleitung durch die Laufscheibe 29 in den Schaufelfuß 43A der Laufschaufel 13A geleitet und von dort aus zu geeigneten, ebenfalls in der Figur 3 nicht gezeigten, Versorgungsleitungen des Innenküh- lungssystems . Um ein frühzeitiges Austreten des Kühlmittels K, insbesondere der Kühlluft K im Bereich des Schaufelfußes 43A und der Schaufelplattform 17 zu verhindern, ist ein Dichtsystem 51 vorgesehen. Das Dichtsystem 51 ist auf der Umfangsfläche 31 auf dem zweiten Umfangsflächenrand 39B angeordnet. Das Dichtsystem 51 weist ein sich in Umfangsrichtung der Laufscheibe 29 erstreckendes Dichtelement 53 auf. Ein weiteres Dichtelement 55 ist vorgesehen und erstreckt sich in Umfangsrichtung der Laufscheibe 29 axial beabstandet zu dem Dichtelement 53. Das Dichtelement 53 und das weitere Dichtelement 55 greifen jeweils in einer Ausnehmung 35, insbeson- dere in eine Nut, in der Umfangsfläche 31 ein. Das Dichtsystem 51 dichtet den Zwischenraum 49 ab, der zwischen der Schaufelplattform 17A der Laufschaufel 13A und einer Schaufelplattform 17B einer zweiten Laufschaufel 13B, welche gestrichelt dargestellt und in eine zweite Laufscheibennut 37B, die in Umfangsrichtung der Laufscheibe 29 zur ersten Laufscheibennut 37A beabstandet ist, eingesetzt ist, und der Umfangsfläche 31 gebildet ist. Hierdurch wird weitgehend verhindert, daß das Heißgas A axial über den zweiten Umfangsf.lächenrand 39B in den Zwischenraum 49 gelangt und die Lauf- schaufei 13A, 13B im Bereich des Schaufelfußes 43A, 43B oder der Schaufelplattform 17A, 17B beschädigt wird. Ferner wird ein Austritt von Kühlmittel K aus dem Zwischenraum 49 axial entlang der Umfangsfläche 31 über den zweiten Umfangsflächenrand 39B verhindert.A perspective view of a section of a rotor disk 29 with an inserted rotor blade 13A is shown in FIG. 3. The running disk 29 has over its full circumference open running disk grooves 37A, 37B towards its peripheral surface 31, which run essentially parallel to the axis of rotation 15 of the rotor 25, but can also be placed obliquely thereto. The disk grooves 37A, 37B are equipped with undercuts 59. A blade 13A with its blade root 43A is inserted into a disk groove 37A along the direction of use 57 of the disk groove 37A. The blade root 43A is supported with longitudinal ribs 61 on the undercuts 59 of the disk groove 37Λ. In this way, the rotor blade 13A is held securely against the centrifugal forces occurring in the direction of the longitudinal axis 47 of the rotor blade 13A when the rotor disk 29 rotates about the axis of rotation 15. Radially outward along the longitudinal axis 47 of the blade root 43A, the moving blade 13A has a widened area, the so-called blade platform 17A. The blade platform 17A has a disk-side base 63 and an outer side 65 opposite the disk-side base 63. On the outside 65 of the blade platform 17A there is an airfoil 45 of the moving blade 13A. The hot gas A required to operate the rotor 25 flows past the airfoil 45 and thereby generates a torque on the rotor 29. At high operating temperatures of the rotor 25, the airfoil 45 of the rotor 13A requires an internal cooling system, which is not shown in FIG. In this case, a coolant K, for example cooling air K, is passed through a feed line, not shown, through the running disk 29 into the blade root 43A of the moving blade 13A and from there to suitable supply lines of the internal cooling system, likewise not shown in FIG. 3. In order to prevent the coolant K, in particular the cooling air K, from escaping prematurely in the region of the blade root 43A and the blade platform 17, a sealing system 51 is provided. The sealing system 51 is arranged on the peripheral surface 31 on the second peripheral surface edge 39B. The sealing system 51 has a sealing element 53 which extends in the circumferential direction of the running disk 29. Another sealing element 55 is provided and extends axially spaced from the sealing element 53 in the circumferential direction of the running disk 29. The sealing element 53 and the further sealing element 55 each engage in a recess 35, in particular in a groove, in the circumferential surface 31. The sealing system 51 seals the intermediate space 49, which is inserted between the blade platform 17A of the rotor blade 13A and a blade platform 17B of a second rotor blade 13B, which is shown in broken lines and into a second rotor disk groove 37B, which is spaced apart in the circumferential direction of the rotor disk 29 from the first rotor disk groove 37A and the peripheral surface 31 is formed. This largely prevents the hot gas A from reaching the intermediate space 49 axially via the second peripheral surface edge 39B and damaging the rotor blades 13A, 13B in the region of the blade root 43A, 43B or the blade platform 17A, 17B. Furthermore, an escape of coolant K from the intermediate space 49 is prevented axially along the peripheral surface 31 via the second peripheral surface edge 39B.
Figur 4 zeigt eine Seitenansicht einer Laufschaufel 13 mit Dichtsystem 51. Das Dichtsystem 51 ist als Teilschnitt in der Figur 4 veranschaulicht. Das Dichtsystem 51 ist auf dem ersten Umfangsflächenrand 39A und auf dem zweiten Umfangsflä- chenrand 39B in den Zwischenraum 49 angeordnet. Bezogen auf die Strömungsrichtung des Heißgases A befindet sich der erste Umfangsflächenrand 39A stromaufwärts auf der Umfangsfläche 31 der Laufscheibe 29 und der zweite Umfangsflächenrand 39B stromabwärts. Die Anordnung des Dichtsystems 51 auf dem ersten, stromaufwärts angeordneten, Umfangsflächenrand 39A begrenzt in erster Linie den Eintritt von strömendem Heißgas A in den Zwischenraum 49. Dadurch wird eine Beschädigung der Laufschaufel 13 sowie der Laufscheibe 29 im Bereich der Umfangsfläche 31 verhindert. Die Anordnung des Dichtsystems 51 auf dem zweiten, stromabwärts angeordneten, Umfangsflächenrand 39B dient vorwiegend dazu, den Austritt eines Kühlmit- tels K, z.B. unter einem bestimmten Druck stehende Kühlluft K im Zwischenraum 49, in axialer Richtung entlang der Umfangsfläche 31 über den zweiten Umfangsflächenrand 39B in den Strömungskanal möglichst effizient zu unterbinden. Im Betrieb des Rotors 25 entspannt sich das Heißgas A in Strömungsrich- tung. Dadurch wird der Druck des Heißgases A in Strömungsrichtung kontinuierlich abgebaut. Ein unter einem gewissen Druck stehendes Kühlmittel K im Zwischenraum 49 wird daher in Richtung des geringeren Umgebungsdruckes aus dem Zwischenraum 49 austreten, also am stromabwärts angeordneten zweiten Um- fangsflächenrand 49B. Das Dichtsystem 51 auf dem ersten Umfangsflächenrand 39A und auf den zweiten Umfangsflächenrand 39B dichtet den Zwischenraum 49 nach beiden Richtungen ab. Diese Ausgestaltung bietet daher eine große Sicherheit sowohl gegenüber dem Eintritt von Heißgas A in den Zwischenraum 49 als auch gegenüber dem Austritt von Kühlmittel K aus dem Zwischenraum 49.FIG. 4 shows a side view of a rotor blade 13 with a sealing system 51. The sealing system 51 is a partial section in FIG Figure 4 illustrates. The sealing system 51 is arranged on the first peripheral surface edge 39A and on the second peripheral surface edge 39B in the intermediate space 49. With respect to the flow direction of the hot gas A, the first peripheral surface edge 39A is located upstream on the peripheral surface 31 of the running disk 29 and the second peripheral surface edge 39B is located downstream. The arrangement of the sealing system 51 on the first, upstream, peripheral surface edge 39A primarily limits the entry of flowing hot gas A into the intermediate space 49. This prevents damage to the rotor blade 13 and the running disk 29 in the region of the peripheral surface 31. The arrangement of the sealing system 51 on the second, circumferential surface edge 39B arranged downstream serves primarily to prevent the exit of a coolant K, for example cooling air K under a certain pressure in the intermediate space 49, in the axial direction along the circumferential surface 31 via the second circumferential surface edge 39B in the flow channel as efficiently as possible. During operation of the rotor 25, the hot gas A expands in the direction of flow. As a result, the pressure of the hot gas A is continuously reduced in the direction of flow. A coolant K under a certain pressure in the intermediate space 49 will therefore emerge from the intermediate space 49 in the direction of the lower ambient pressure, that is to say at the second circumferential surface edge 49B arranged downstream. The sealing system 51 on the first peripheral surface edge 39A and on the second peripheral surface edge 39B seals the intermediate space 49 in both directions. This configuration therefore offers great security both against the entry of hot gas A into the intermediate space 49 and against the exit of coolant K from the intermediate space 49.
Auf den ersten Umfangsflächenrand 39A weist das Dichtsystem 51 ein Dichtelement 53, welches sich in Umfangsrichtung der Laufscheibe 29 erstreckt, auf. Das Dichtelement 53 greift dabei in eine Ausnehmung 35, insbesondere in eine Nut, welche in die Umfangsfläche 31 eingearbeitet Ist. Am zweiten Um- fangsflächenrand 39B weist das Dichtsystem 51 ein Dichtelement 53 auf, welches sich in Umfangsrichtung erstreckt. Ein weiteres Dichtelement 55 ist auf den zweiten Umfangsflächenrand 39B vorgesehen. Das weitere Dichtelement 55 erstreckt sich in Umfangsrichtung der Laufscheibe 29 und ist axial beabstandet zu dem Dichtelement 53 angeordnet.On the first peripheral surface edge 39A, the sealing system 51 has a sealing element 53 which extends in the circumferential direction of the running disk 29. The sealing element 53 engages in a recess 35, in particular in a groove which is machined into the peripheral surface 31. On the second The edge surface 39B, the sealing system 51 has a sealing element 53 which extends in the circumferential direction. Another sealing member 55 is provided on the second peripheral surface edge 39B. The further sealing element 55 extends in the circumferential direction of the running disk 29 and is arranged axially spaced from the sealing element 53.
Die Ausgestaltung des Dichtsystems 51 durch eines oder mehrere Dichtelemente 53, 55 eignet sich besonders gut dazu, um im Zwischenraum 49 mögliche axiale Leckageströme an Kühlmittel K und/oder an Heißgas A mit gesteigerter Effizienz zu behindern. So wird der Eintritt eines stromaufwärts gerichteter axialer Leckagestrom, z.B. des Heißgases A aus dem Strömungskanal einer Gasturbine 1, der über den ersten Umfangsflächen- rand 39A entlang der Umfangsfläche 31 in den Zwischenraum 49 einströmt, durch das auf dem ersten Umfangsflächenrand 39 angeordnete Dichtsystem 51 wirkungsvoll behindert. Zugleich wird das Auftreten einer axialen Leckageströmung, die aus dem Zwischenraum 49 heraus entlang dem zweiten Umfangsflächenrand 39B gerichtet ist, durch das Hindernis in Form der Dichtelemente 53, 55 zuverlässig verhindert.The configuration of the sealing system 51 by means of one or more sealing elements 53, 55 is particularly well suited to hinder possible axial leakage flows of coolant K and / or hot gas A in the intermediate space 49 with increased efficiency. Thus, the entry of an upstream axial leakage flow, e.g. of the hot gas A from the flow channel of a gas turbine 1, which flows into the intermediate space 49 via the first peripheral surface edge 39A along the peripheral surface 31, effectively hampered by the sealing system 51 arranged on the first peripheral surface edge 39. At the same time, the occurrence of an axial leakage flow, which is directed out of the intermediate space 49 along the second peripheral surface edge 39B, is reliably prevented by the obstacle in the form of the sealing elements 53, 55.
Durch diese Mehrfachanordnung von Dichtelementen 53, 55 werden mögliche Leckageströme im Zwischenraum 49 erheblich redu- ziert. Der abgedichtete Zwischenraum 49 ist somit gut nutzbar für ein Kühlmittel K, z.B. Kühlluft K. Dieses kann unter Druck gesetzt werden und dann für eine effiziente Innenkühlung des thermisch hochbelasteten Rotors 25, insbesondere der Schaufelplattform 17 und des entlang der Längsachse 47 an die Schaufelplattform angrenzenden Schaufelblatts 45, verwendet werden. Eine weitere vorteilhafte Verwendung des unter Druck stehenden Kühlmittels K im Zwischenraum 49 ist in der Sperrwirkung gegenüber dem Heißgas A im Strömungskanal gegeben. Durch diese Sperrwirkung des Kühlmittels K ist der Eintritt von Heißgas A in den Zwischenraum 49 weitgehend unterbunden. Die Dichtelemente 53, 55 sind jeweils in radialer Richtung beweglich in der Ausnehmung 35 angeordnet, so daß im Betrieb des Rotors 25 infolge der Einwirkung der Fliehkraft auf die Dichtelemente 53, 55 eine gegenüber herkömmlichen Ausgestal- tungen verbesserte Dichtwirkung erreicht ist. Unter Wirkung der Fliehkraft werden die Dichtelemente 53, 55 sich parallel zur Längsachse 47 radial auswärts bewegen. Dabei wird die scheibenseitige Basis 63 der Schaufelplattform 17 gegenüber möglichen axialen Leckageströmen aus dem Zwischenraum 49 her- aus oder in den Zwischenraum 49 hinein sehr wirkungsvoll abgedichtet. Die radiale Beweglichkeit der Dichtelemente 53, 55 kann durch entsprechende Ausgestaltung der Ausnehmung 35 und der Dichtelements 53, 55 sichergestellt werden. Dadurch sind die Dichtelemente 53, 55 auch für eventuelle Wartungszwecke oder bei einem Versagen der Laufschaufel 13 ohne zusätzliche Werkzeuge und ohne die Gefahr eines Verbackens des Dichtelements 53 aufgrund eines oxidierenden oder korrosiven Angriffs bei hohen Betriebstemperaturen problemlos zu entfernen und gegebenenfalls auszutauschen.This multiple arrangement of sealing elements 53, 55 considerably reduces possible leakage flows in the intermediate space 49. The sealed intermediate space 49 can thus be used well for a coolant K, for example cooling air K. This can be pressurized and then for efficient internal cooling of the thermally highly loaded rotor 25, in particular the blade platform 17 and the blade blade adjoining the blade platform along the longitudinal axis 47 45, can be used. A further advantageous use of the pressurized coolant K in the intermediate space 49 is in the blocking effect with respect to the hot gas A in the flow channel. This blocking effect of the coolant K largely prevents the entry of hot gas A into the intermediate space 49. The sealing elements 53, 55 are each arranged in the recess 35 so as to be movable in the radial direction, so that, when the rotor 25 is in operation, the sealing effect 53, 55 as a result of the action of centrifugal force has an improved sealing effect compared to conventional designs. Under the action of the centrifugal force, the sealing elements 53, 55 will move radially outward parallel to the longitudinal axis 47. In this case, the disk-side base 63 of the blade platform 17 is sealed very effectively against possible axial leakage flows out of the intermediate space 49 or into the intermediate space 49. The radial mobility of the sealing elements 53, 55 can be ensured by appropriate design of the recess 35 and the sealing element 53, 55. As a result, the sealing elements 53, 55 can also be removed and replaced if necessary for possible maintenance purposes or in the event of a failure of the rotor blade 13 without additional tools and without the risk of the sealing element 53 caking due to an oxidizing or corrosive attack at high operating temperatures.
Weiterhin ist eine gewisse Toleranz der Dichtelements 53, 55, welche jeweils in eine Ausnehmung 35, insbesondere in eine Nut, eingreifen, sehr vorteilhaft. Es werden thermische Ausdehnungen zugelassen und dadurch thermisch induzierte Span- nungen vermieden. Das Dichtelement 53, 55 weist ein erstes Teildichtelement 67A und ein zweites Teildichtelement 67B auf. Das erste Teildichtelement 67A und das zweite Teildichtelement 67B greifen dabei ineinander. Die Teildichtelemente 67A, 67B ergänzen sich durch ihre gepaarte Anordnung zu einem Dichtelement 53, 55 in besonderer Weise, wobei die erzielte Dichtwirkung der gepaarten Teildichtelemente 67A, 67B größer ist als die eines einzelnen Teildichtelements 67A, 67B. Durch eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Teildichtelemente 67A, 67B an die jeweils abzudichtenden Bereiche im Zwi- schenraum 49 wird sichergestellt, daß die erzielte Dichtwirkung der gepaarten Anordnung größer ist als sie etwa mit einem einstückigen Dichtelement 53 realisierbar wäre. Eine mög- liehe, besonders vorteilhafte, Ausgestaltung der Teildichtelemente 67A, 67B wird im folgenden anhand der Figuren 5A bis 5D sowie der Figuren 6A bis 6D vorgestellt.Furthermore, a certain tolerance of the sealing elements 53, 55, which each engage in a recess 35, in particular in a groove, is very advantageous. Thermal expansion is permitted and thermally induced stresses are avoided. The sealing element 53, 55 has a first partial sealing element 67A and a second partial sealing element 67B. The first partial sealing element 67A and the second partial sealing element 67B engage in one another. The partial sealing elements 67A, 67B complement each other in a special way due to their paired arrangement to form a sealing element 53, 55, the achieved sealing effect of the paired partial sealing elements 67A, 67B being greater than that of an individual partial sealing element 67A, 67B. A particularly advantageous embodiment of the partial sealing elements 67A, 67B on the areas to be sealed in the intermediate space 49 ensures that the sealing effect achieved by the paired arrangement is greater than it would be possible to achieve with a one-piece sealing element 53. A possible The particularly advantageous embodiment of the partial sealing elements 67A, 67B is presented below with reference to FIGS. 5A to 5D and FIGS. 6A to 6D.
Das in Figur 4 gezeigte Dichtelement 53, 55 ist in einer bevorzugten Ausgestaltung aus zwei ineinandergreifenden Teildichtelementen 67A, 67B zusammengesetzt. In den Figuren 5A bis 5D ist das erste Teildichtelement 67A in verschiedenen Ansichten dargestellt:In a preferred embodiment, the sealing element 53, 55 shown in FIG. 4 is composed of two interlocking partial sealing elements 67A, 67B. The first partial sealing element 67A is shown in different views in FIGS. 5A to 5D:
Figur 5A zeigt eine perspektivische Ansicht des ersten Teildichtelements 67A. Das erste Teildichtelement 67A weist eine Scheibendichtkante 69 auf, sowie eine der Scheibendichtkante 69 gegenüberliegende Plattformdichtkante 71. Im eingebauten Zustand des Teildichtelements 67A grenzt die Scheibendichtkante 69 an die Umfangsfläche 31, sowie die Plattformdichtkante 71 an die scheibenseitige Basis 63 der Schaufelplattform 17. Figur 5B zeigt eine Ansicht auf die Scheibendichtkante 71 des ersten Teildichtelements 67A, Figur 5C eine Draufsicht auf das erste Teildichtelement 67A und Figur 5D eine Seitenansicht. Die Plattformdichtkante 71 weist eine erste Plattformteildichtkante 71A sowie eine zweite Plattformteildichtkante 71B auf. Diese Unterteilung der Plattformdichtkante 71 in zwei Plattformteildichtkanten 71A, 71B ermöglicht eine einfache konstruktive Anpassung des erstenFIG. 5A shows a perspective view of the first partial sealing element 67A. The first partial sealing element 67A has a disc sealing edge 69 and a platform sealing edge 71 opposite the disc sealing edge 69. When the partial sealing element 67A is installed, the disc sealing edge 69 borders on the peripheral surface 31 and the platform sealing edge 71 on the disc-side base 63 of the blade platform 17. FIG. 5B shows a view of the window sealing edge 71 of the first partial sealing element 67A, FIG. 5C a top view of the first partial sealing element 67A and FIG. 5D a side view. The platform sealing edge 71 has a first platform part sealing edge 71A and a second platform part sealing edge 71B. This subdivision of the platform sealing edge 71 into two platform part sealing edges 71A, 71B enables a simple structural adaptation of the first
Teildichtelements 67A an die jeweilige Einbaugeometrie einer Laufschaufel 13 und einer weiteren Laufschaufel 13B in eine Laufscheibe 29 (vgl. Figur 3 und Figur 4) .Partial sealing element 67A to the respective installation geometry of a rotor blade 13 and a further rotor blade 13B in a rotor disk 29 (cf. FIG. 3 and FIG. 4).
In entsprechender Weise ist das zweite Teildichtelement 67B ausgestaltet. In den Figuren 6A bis 6D sind verschiedene Ansichten des zweiten Teildichtelements 67B eines in Figur 4 dargestellten Dichtelementes 53 gezeigt. Analog wie das erste Teildichtelement 67A weist das zweite Teildichtelement 67B eine Scheibendichtkante 69 sowie eine der Scheibendichtkante 69 gegenüberliegende Plattformdichtkante 71 auf. Dabei ist die Plattformdichtkante 71 weiter in Plattformteildichtkanten 71A, 71B funktional untergliedert. Es ist eine erste Plattformteildichtkante 71A sowie eine zweite Plattformteildichtkante 71B vorgesehen. Jedes der Teildichtelemente 67A, 67B ist dabei so ausgestaltet, daß sein jeweiliger Massenschwer- punkt benachbart zu genau einer der dem betreffenden Teildichtelement 67A, 67B zugeordneten Plattformteildichtkanten 7LA, 71B angeordnet ist. Dies wird durch eine gestufte konstruktive Ausgestaltung jedes der Teildichtelemente 67A, 67B mit einem Bereich kleinerer Materialstärke und mit einem Be- reich größerer Materialstärke erreicht, wobei jeder Bereich genau einer Plattformteildichtkante 7LA, 71B zugeordnet ist.The second partial sealing element 67B is configured in a corresponding manner. FIGS. 6A to 6D show different views of the second partial sealing element 67B of a sealing element 53 shown in FIG. 4. Analogous to the first partial sealing element 67A, the second partial sealing element 67B has a pane sealing edge 69 and a platform sealing edge 71 opposite the pane sealing edge 69. The platform sealing edge 71 is further in the platform part sealing edges 71A, 71B functionally subdivided. A first platform part sealing edge 71A and a second platform part sealing edge 71B are provided. Each of the partial sealing elements 67A, 67B is designed in such a way that its respective center of mass is arranged adjacent to exactly one of the platform partial sealing edges 7LA, 71B assigned to the relevant partial sealing element 67A, 67B. This is achieved by a stepped design of each of the partial sealing elements 67A, 67B with an area of smaller material thickness and with an area of greater material thickness, each area being assigned to exactly one platform part sealing edge 7LA, 71B.
Durch diese spezielle Ausgestaltung der Teildichtelemente 67A, 67B wird erreicht, daß die Scheibendichtkante 69 gut ge- gen die Umfangsfläche 31 abdichtet und die Plattformdichtkante 71, respektive jede der Plattformteildichtkanten 7LA, 71B, gegen die Schaufelplattform 17 der Laufschaufel 13 abdichtet, wobei ein Formschluß und eine verbesserte mechanische Stabilität hergestellt ist. Das erste Teildichtelement 67A und das zweite Teildichtelement 67B werden zu einemThis special configuration of the partial sealing elements 67A, 67B ensures that the disk sealing edge 69 seals well against the peripheral surface 31 and the platform sealing edge 71, or respectively each of the platform partial sealing edges 7LA, 71B, seals against the blade platform 17 of the moving blade 13, a positive fit and improved mechanical stability is established. The first partial sealing member 67A and the second partial sealing member 67B become one
Dichtelement 53 gepaart angeordnet. Dadurch wird eine sehr effiziente Dichtung erzielt. Die Teildichtelemente 67A, 67B sind so ausgestaltet, daß sie im eingebauten Zustand ineinandergreifen und sich überlappen, wobei die Plattformdichtkante 71 und die Scheibendichtkante 69 des ersten Teildichtelements 67A an die Plattformdichtkante 71 bzw. Scheibendichtkante 69 des zweiten Teildichtelements 67B angrenzt. Die Teildichtelemente 67A, 67B werden dabei so angeordnet, daß Bereiche mit jeweils unterschiedlicher Materialstärke in Kontakt zueinan- der kommen.Sealing element 53 arranged in pairs. This results in a very efficient seal. The partial sealing elements 67A, 67B are designed such that they engage and overlap in the installed state, the platform sealing edge 71 and the disc sealing edge 69 of the first partial sealing element 67A adjoining the platform sealing edge 71 and disc sealing edge 69 of the second partial sealing element 67B. The partial sealing elements 67A, 67B are arranged so that areas with different material thickness come into contact with each other.
Mit der gepaarten Anordnung der beiden Teildichtelemente 67A, 67B ist somit ein sehr guter Formschluß hergestellt und folglich durch das Dichtelement 53 eine gute Abdichtung gegen Eindringen von Heißgas A in den Zwischenraum 49 und/oder ein Austreten von Kühlmittel K in den Strömungskanal erreicht (vgl. Figur 4). Die Teildichtelemente 67A, 67B sind bei- spielsweise als metallische Dichtbleche ausgestaltet. Dabei wird ein Material gewählt, welches hochwarmfest ist und ausreichende elastische Verformungseigenschaften aufweist. Als geeignetes Material kommt beispielsweise eine Nickelbasis- oder Kobaltbasislegierung in Frage. Somit ist sichergestellt, daß das Material der Teildichtelemente 67A, 67B angepaßt an das Material des Rotors 25 ausgewählt wird. Verunreinigungen oder Diffusionsschäden werden dadurch vermieden und eine gleichmäßige weitgehend spannungsfreie thermische Ausdehnung des Rotors 25 ist möglich.With the paired arrangement of the two partial sealing elements 67A, 67B, a very good positive fit is produced and consequently a good seal against the penetration of hot gas A into the intermediate space 49 and / or the escape of coolant K into the flow channel is achieved by the sealing element 53 (cf. Figure 4). The partial sealing elements 67A, 67B are designed for example as metallic sealing plates. A material is selected that is highly heat-resistant and has sufficient elastic deformation properties. A suitable material is, for example, a nickel-based or cobalt-based alloy. This ensures that the material of the partial sealing elements 67A, 67B is selected to match the material of the rotor 25. Contamination or diffusion damage are thereby avoided and a uniform, largely stress-free thermal expansion of the rotor 25 is possible.
Figur 7 zeigt eine axiale Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Rotors 25 mit einem Dichtelement 53. Der Rotor 25 weist eine Laufscheibe 29 auf. Die Laufscheibe 29 weist eine erste Laufscheibennut 37A sowie eine in Umfangsrichtung der Laufscheibe 29 zur ersten Laufscheibennut 37A beabstandete zweite Laufscheibennut 37B auf. In die Laufscheibe 29 ist eine erste Laufschaufel 13A sowie eine zweite Laufschaufel 13B eingesetzt, wobei der Schaufelfuß 43A der ersten Laufschaufel 13A in die Laufscheibennut 37A eingesetzt ist und der Schaufelfuß 43B der zweiten Laufschaufel 13B in die zweite Laufscheibennut 37B eingreift. Dabei grenzt die Schaufelplattform 17A der ersten Laufschaufel 13A an die Schaufelplattform 17B der zweiten Laufschaufel 13B an und zwischen den Schaufelplatt- formen 17A, 17B und der Umfangsfläche 31 ist ein Zwischenraum 49 gebildet. Auf der Umfangsfläche 31 ist in dem Zwischenraum 49 ein Dichtelement 53 vorgesehen. Das Dichtelement 53 weist eine Scheibendichtkante 69 sowie eine der Scheibendichtkante 69 gegenüberliegende erste Plattformteildichtkante 71A und eine zweite Plattformteildichtkante 71B auf. Das Dichtelement 53 ist in eine Ausnehmung 35, insbesondere in eine Nut in der Umfangsfläche 31 eingesetzt. Dabei grenzt die Scheibendichtkante 69 an die Umfangsfläche 31 an. Die erste Plattformteildichtkante 71A grenzt an die scheibenseitige Basis 63 der er- sten Schaufelplattform 17A an, sowie die zweite Plattformteildichtkante 71B an die scheibenseitige Basis 63 der zweiten Schaufelplattform 17B. Das Dichtelement 53 kann dabei durch zwei ineinandergreifende, in radialer Richtung und in Umfangsrichtung bewegliche, gepaarte Teildichtelemente 67A, 67B, wie in den Figuren 5A bis 5D sowie in den Figuren 6A bis 6D erläutert, hergestellt sein. Dadurch wird eine besonders effiziente Abdichtung des Zwischenraums 49 ermöglicht. Insbesondere werden axial gerichtete Leckageströme aus dem Zwischenraum 49 heraus oder in den Zwischenraum 49 hinein wirkungsvoll behindert. Bei Rotation des Rotors 25 wird hierbei das Dichtelement 53 unter Fliehkrafteinwirkung sich parallel zur Längsachse 47 radial auswärts von der Rotationsachse 15 des Rotors 25 entfernen. Dieser Effekt wird ausgenutzt, um eine deutlich verbesserte Dichtwirkung an den aneinander grenzenden Schaufelplattformen 17A, 17B der benachbarten Laufschaufeln 13A, 13B zu erzielen. Das Dichtelement 53, re- spektive jedes der in der Figur 7 nicht dargestellten gepaarten Teildichtelemente 67A, 67B (vgl. Figuren 5A-5D sowie 6A- 6D) , kommt dabei unter Fliehkrafteinwirkung in Kontakt zu den radial von der Umfangsfläche 31 beabstandeten, in Umfangsrichtung zueinander benachbarten Schaufelplattformen 17A, 17B und wird fest an deren scheibenseitige Basis 63 angedrückt.FIG. 7 shows an axial top view of a section of a rotor 25 with a sealing element 53. The rotor 25 has a running disk 29. The running disk 29 has a first running disk groove 37A and a second running disk groove 37B which is spaced apart in the circumferential direction of the running disk 29 from the first running disk groove 37A. A first rotor blade 13A and a second rotor blade 13B are inserted into the rotor disk 29, the blade root 43A of the first rotor blade 13A being inserted into the rotor disk groove 37A and the blade root 43B of the second rotor blade 13B engaging in the second rotor disk groove 37B. The blade platform 17A of the first rotor blade 13A adjoins the blade platform 17B of the second rotor blade 13B and a space 49 is formed between the blade platforms 17A, 17B and the peripheral surface 31. A sealing element 53 is provided on the peripheral surface 31 in the intermediate space 49. The sealing element 53 has a pane sealing edge 69 as well as a first platform part sealing edge 71A opposite the pane sealing edge 69 and a second platform part sealing edge 71B. The sealing element 53 is inserted into a recess 35, in particular into a groove in the peripheral surface 31. The disk sealing edge 69 adjoins the peripheral surface 31. The first platform part sealing edge 71A adjoins the disc-side base 63 of the first blade platform 17A, and the second platform part sealing edge 71B adjoins the disc-side base 63 of the second blade platform 17B. The sealing element 53 can be produced by two interlocking, paired partial sealing elements 67A, 67B, which are movable in the radial direction and in the circumferential direction, as explained in FIGS. 5A to 5D and in FIGS. 6A to 6D. This enables a particularly efficient sealing of the intermediate space 49. In particular, axially directed leakage flows out of the space 49 or into the space 49 are effectively impeded. When the rotor 25 rotates, the sealing element 53 will move radially outward from the axis of rotation 15 of the rotor 25 parallel to the longitudinal axis 47 under the action of centrifugal force. This effect is used to achieve a significantly improved sealing effect on the adjoining blade platforms 17A, 17B of the adjacent rotor blades 13A, 13B. The sealing element 53, or each of the paired partial sealing elements 67A, 67B, not shown in FIG. 7 (see FIGS. 5A-5D and 6A-6D), comes under centrifugal force into contact with the radially spaced circumferential surface 31 vane platforms 17A, 17B, which are adjacent to one another, and are firmly pressed onto their disk-side base 63.
Durch entsprechende Dimensionierung der Ausnehmung 35, insbesondere der Nut, sowie des Dichtelemen s 53 wird eine ausreichende radiale Beweglichkeit gewährleistet. Zusätzlich ist eine Beweglichkeit des Dichtelements 53 in Umfangsrichtung der Laufscheibe 29 vorgesehen. Das Dichtelement 53, insbesondere jedes der in der Figur 7 nicht dargestellten Teildichtelemente 67A, 67B (vgl. Figuren 5A-5D sowie Figuren 6A-6D) , wird sich dann unter der Wirkung aller externen Kräfte, wie beispielsweise der Fliehkraft, sowie der Normal- und/oder Lagerkräfte selbst justieren um seine Dichtwirkung zu entfalten. Die Neigung der Plattformteildichtkanten 71A, 71B gegenüber der Längsachse 47 entspricht dabei der Neigung der scheibenseitigen Basis 63 der Schaufelplattformen 17A, 17B. Hierdurch wird ein guter Formschluß hergestellt und durch die Neigung gegenüber der Längsachse 47 eine für die Dichtung günstige Kräfteverteilung auf das Dichtelement 53 und die daran angrenzende scheibenseitige Basis 63 erreicht. Einbaα- bedingt kann zwischen den aneinander grenzenden Plattformen 17A, 17B ein Spalt 73 gebildet sein. Dieser Spalt 73 steht in Strömungsverbindung mit dem Zwischenraum 49 und kann gegebe- nenfalls durch ein einfaches Spaltdichtelement abgedichtet werden (vgl. Figur 11 und diesbezügliche Figurenbeschreibung) .Adequate radial mobility is ensured by appropriate dimensioning of the recess 35, in particular the groove, and the sealing element 53. In addition, mobility of the sealing element 53 in the circumferential direction of the running disk 29 is provided. The sealing element 53, in particular each of the partial sealing elements 67A, 67B not shown in FIG. 7 (cf. FIGS. 5A-5D and FIGS. 6A-6D), will then move under the action of all external forces, such as the centrifugal force, as well as the normal and / or adjust the bearing forces yourself to develop its sealing effect. The inclination of the platform part sealing edges 71A, 71B in relation to the longitudinal axis 47 corresponds to the inclination of the disc-side base 63 of the blade platforms 17A, 17B. This produces a good positive fit and, due to the inclination with respect to the longitudinal axis 47, a distribution of forces on the sealing element 53 and that which is favorable for the seal adjacent disk-side base 63 reached. Due to the installation, a gap 73 can be formed between the adjacent platforms 17A, 17B. This gap 73 is in flow connection with the intermediate space 49 and can optionally be sealed by a simple gap sealing element (cf. FIG. 11 and related description of the figures).
Eine axiale Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Rotors 25 mit einer gegenüber Figur 7 alternativen Ausgestaltung des Dichtelements 53 ist in Figur 8 dargestellt. Die Schaufelplattform 17A der ersten Laufschaufel 13A ist gegenüber der daran angrenzenden Schaufelplattform 17B der zweiten Laufschaufel 13B in radialer Richtung versetzt. Ein derartiger Versatz δ zwischen in Umfangsrichtung aneinander grenzendenAn axial plan view of a section of a rotor 25 with an alternative configuration to the sealing element 53 compared to FIG. 7 is shown in FIG. The blade platform 17A of the first rotor blade 13A is offset in the radial direction with respect to the adjacent blade platform 17B of the second rotor blade 13B. Such an offset δ between adjacent in the circumferential direction
Schaufelplattformen 17A, 17B tritt einbaubedingt im allgemeinen dann auf, wenn die Laufscheibennuten 37A, 37B gegenüber der Rotationsachse 15 des Rotors 25 geneigt sind. Das Dichtelement 53, respektive jedes der in der Figur 7 nicht darge- stellten, zu dem Dichtelement 53 gepaart angeordneten Teildichtelemente 67A, 67B (vgl. Figuren 5A-5D sowie Figuren 6A- 6D) , ist mit einer Versatzdichtkante 75 ausgestattet, die dem Versatz δ formschlüssig abdichtet. Das angegebene Dichtkonzept ist somit durch entsprechender Ausgestaltung des Dicht- elementes 53 flexibel auf verschiedene Rotorgeometrien und Einbaumaße anwendbar.Bucket platforms 17A, 17B generally occur due to the installation if the disk grooves 37A, 37B are inclined with respect to the axis of rotation 15 of the rotor 25. The sealing element 53, or each of the partial sealing elements 67A, 67B (not shown in FIG. 7), which is arranged in pairs with the sealing element 53 (cf. FIGS. 5A-5D and FIGS. 6A-6D), is equipped with an offset sealing edge 75 which compensates for the offset δ form-fitting seal. The specified sealing concept can thus be flexibly applied to different rotor geometries and installation dimensions by appropriately designing the sealing element 53.
Figur 9 zeigt eine Seitenansicht einer Laufschaufel 13, die in einer Laufscheibe 29 eingesetzt ist, wobei in dem Zwi- schenraum 49 das Dichtsystem 51 auf dem Umfangsflächenmitten- bereich 41 der Umfangsfläche 31 angeordnet ist. Das Dichtsystem 51 ist hierbei als Labyrinthdichtsystem 51A, insbesondere Labyrinthspaltdichtsystem 51A, ausgestaltet. Das Laby- rinthspaltdichtsystem 51A ist durch mehrere in Umfangsrich- tung der Laufscheibe 29 sich erstreckende und axial zueinander beabstandete Dichtelemente 53 auf dem Umfangsflächenmit- tenbereich 41 realisiert. Die einzelnen Dichtelemente 53 sind hierbei jeweils durch ein in die Umfangsfläche 41 eingestemmtes Drosselblech 77A - 77E ausgeführt. Die Wirkungsweise des durch die verschiedenen Drosselbleche 77A - 77E hergestellten Labyrinthspaltdichtsystems 51A beruht auf einer möglichst ef- fektiven Drosselung eines strömenden Heißgases A und/oder eines Kühlmittels K in dem Dichtsystem 51A und einer damit bewirkten weitgehenden Reduzierung eines axial gerichteten Leckagestroms durch den Zwischenraum 49. Das äußere radiale Ende 79 eines Drosselblechs 77A ist dabei von der scheiben- seitigen Basis 63 der Schaufelplattform 17 durch einenFIG. 9 shows a side view of a rotor blade 13 which is inserted in a rotor disk 29, the sealing system 51 being arranged in the intermediate space 49 on the circumferential surface center region 41 of the circumferential surface 31. The sealing system 51 is designed as a labyrinth sealing system 51A, in particular a labyrinth gap sealing system 51A. The labyrinth gap sealing system 51A is realized on the circumferential surface center region 41 by a plurality of sealing elements 53 which extend in the circumferential direction of the running disk 29 and are axially spaced apart from one another. The individual sealing elements 53 are in this case in each case by a throttle plate 77A-77E caulked into the peripheral surface 41. The mode of operation of the labyrinth gap sealing system 51A produced by the various throttling plates 77A-77E is based on throttling a flowing hot gas A and / or a coolant K in the sealing system 51A as effectively as possible and thus largely reducing an axially directed leakage flow through the intermediate space 49. The outer radial end 79 of a throttle plate 77A is from the disk-side base 63 of the blade platform 17 through one
Dichtspalt 81 beabstandet. Durch den Dichtspalt 81, wie er im allgemeinen bei Labyrinthspaltdichtungen 51A vorkommt, kann ein residualer Leckagestrom im Zwischenraum 49 auftreten. Durch entsprechende Ausgestaltung und Anordnung der Drossel- bleche 77A - 77E des Labyrinthspaltdichtsystems 51A wird der residuale Leckagestrom auf ein vorgegebenes Maß begrenzt. Das Labyrinthspaltdichtsystem 51A hat gegenüber anderen möglichen Labyrinthdichtsystemen den Vorteil, daß durch die Dichtspalte 81 eine Toleranz gegenüber thermisch und/oder mechanisch in- duzierten Relativdehnungen im Rotor 25 erreicht ist.Sealing gap 81 spaced. A residual leakage flow can occur in the intermediate space 49 through the sealing gap 81, as is generally the case with labyrinth gap seals 51A. The residual leakage flow is limited to a predetermined level by appropriate design and arrangement of the throttle plates 77A-77E of the labyrinth gap sealing system 51A. The labyrinth gap sealing system 51A has the advantage over other possible labyrinth sealing systems that a tolerance towards thermally and / or mechanically induced relative expansions in the rotor 25 is achieved through the sealing gaps 81.
Eine alternative Ausgestaltung des in Figur 9 gezeigten Dichtsystems 51 ist in Figur 10 dargestellt. Das Dichtsystem 51 ebenfalls als Labyrinthspaltdichtsystem 51A ausgeführt, wobei dieses hierbei einstückig, insbesondere durch Materialabtrag von der Laufscheibe 29, hergestellt ist. Das Labyrinthspaltdichtsystem 51A ist auf dem Umfangsflächenmittenbe- reich 41 der Laufscheibe 29 angeordnet. Das Labyrinthspaltdichtsystem 51A weist mehrere in Umfangsrichtung der Lauf- scheibe 29 sich erstreckende und axial zueinander beabstan- dete Dichtelemente 53 auf. Die Dichtelemente 53 sind durch vier aus dem Vollen der Laufscheibe 29 gedrehte Drosselbleche 77A - 77D hergestellt. Durch diese Herstellungsmethode wird kein zusätzliches Verbindungselement zwischen dem Labyrinth- spaltdichtsystem 51A und der Umfangsfläche 31 benötigt. Auch verfahrenstechnisch ist dies eine kostengünstige Lösung. Darüber hinaus spielen thermisch induzierte Spannungen zwischen der Laufscheibe 29 und dem Labyrinthspaltdichtsystem 51A keine Rolle, da nur ein Werkstoff zur Verwendung kommt. Andere Ausgestaltungen des Dichtelements 53, etwa durch ein auf die Laufscheibe aufgeschweißtes Drosselblech 77A sind eben- falls möglich. Das Dichtelement 53 weist an dessen äußerem radialen Ende 79 eine Dichtspitze 83, insbesondere eine Messerkante auf. Der Dichtspalt 81 kann durch die Zuschärfung des äußerem radialen Endes 79 des Dichtelements 53 auf ein möglichst geringes Maß reduziert werden. Residuale Leckage- ströme durch den Zwischenraum 49 werden so weiter herabgesetzt. Dabei kann auch eine Dichtspaltüberbrückung durchgeführt werden, indem die Dichtspitze 83 oder die Messerkante mit einem geringen Aufmaß gegenüber dem radialen Einbaumaß der Schaufelplattform 17 hergestellt wird. Durch ein Anstrei- fen der Dichtspitze 83 oder der Messerkante an die scheibenseitige Basis 63 der Schaufelplattform 17 wird der Dichtspalt 81 beim Einsetzen der Laufschaufel in die Laufscheibe 29 dann überbrückt. Auf diese Weise wird der Dichtspalt '81 praktisch vollständig geschlossen, eine deutlich verbesserte Dichtwir- kung erzielt und ein möglicher axialer Leckagestrom, etwa durch das strömende Heißgas A oder durch ein Kühlmittel K, im Zwischenraum 49 wird weiter vermindert.An alternative embodiment of the sealing system 51 shown in FIG. 9 is shown in FIG. The sealing system 51 is also designed as a labyrinth gap sealing system 51A, this being produced in one piece, in particular by removing material from the running disk 29. The labyrinth gap sealing system 51A is arranged on the circumferential surface center region 41 of the running disk 29. The labyrinth gap sealing system 51A has a plurality of sealing elements 53 which extend in the circumferential direction of the running disk 29 and are axially spaced from one another. The sealing elements 53 are produced by four throttle plates 77A-77D turned from the solid of the running disk 29. This manufacturing method means that no additional connecting element between the labyrinth gap sealing system 51A and the peripheral surface 31 is required. This is also an economical solution in terms of process technology. In addition, thermally induced voltages play between of the running disk 29 and the labyrinth gap sealing system 51A do not matter, since only one material is used. Other configurations of the sealing element 53, for example by means of a throttle plate 77A welded onto the running disk, are also possible. The sealing element 53 has on its outer radial end 79 a sealing tip 83, in particular a knife edge. The sealing gap 81 can be reduced to the smallest possible extent by sharpening the outer radial end 79 of the sealing element 53. Residual leakage currents through the intermediate space 49 are further reduced in this way. In this case, a sealing gap can also be bridged by producing the sealing tip 83 or the knife edge with a small allowance compared to the radial installation dimension of the blade platform 17. By rubbing the sealing tip 83 or the knife edge against the disk-side base 63 of the blade platform 17, the sealing gap 81 is then bridged when the rotor blade is inserted into the rotor disk 29. In this way the sealing gap '81 is almost completely closed, achieves a significantly improved sealing effect and a possible axial leakage flow, such as by flowing hot gas or by a cooling medium A K, in the space 49 is further reduced.
Figur 11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer Laufscheibe 29 mit eingesetzter Laufschaufel 13A, wobei der Schaufelfuß 43A der Laufschaufel 13A in eine erste Laufscheibennut 37A eingesetzt ist. Eine zweite Laufschaufel 13B, welche gestrichelt dargestellt ist, ist mit ihrem Schaufelfuß 43B in eine zweite Laufscheibennut 37B eingesetzt und in Um- fangsrichtung der Laufscheibe 29 benachbart zur Laufschaufel 13A angeordnet. Auf der Umfangsfläche 31 ist auf dem Umfangs- flächenmittenbereich 41 das Dichtsystem 51, welches als Labyrinthspaltdichtsystem 51A ausgestaltet ist, angeordnet. Das Dichtsystem 51A ist durch mehrere entlang der Rotationsachse 15 zueinander beabstandete und in Umfangsrichtung der Laufscheibe 29 sich erstreckende Dichtelemente 53 hergestellt. Zwischen der Schaufelplattform 17A der Laufschaufel 13A und der Schaufelplattform 17B der zweiten Laufschaufel 13B ist ein sich im wesentlichen axial erstreckender Spalt 73 gebildet, der in Strömungsverbindung mit dem Zwischenraum 49 steht. Zur Dichtung des Spalts 73 ist ein Spaltdichtelement 85 vorgesehen. Das Spaltdichtelement 85 ist in einfacher Weise durch ein geeignetes Spaltdichtblech, welches eine Spaltdichtkante 87 aufweist, realisiert. Die Spaltdichtkante greift unter Fliehkrafteinwirkung in den Spalt 73 ein und dichtet den Spalt 73 ab. Das Spaltdichtelement 85 ist so im Zwischenraum 49 angeordnet, daß 'es radial an das Dichtsystem 51, insbesondere an das Labyrinthspaltdichtsystem 51A, angrenzt. Durch das Spaltdichtelement 85 wird weitgehend verhindert, daß ein Leckagestrom durch den Spalt 73 auftritt. Ein derartiger Leckagestrom durch den Spalt 73 ist im wesent- liehen radial gerichtet und kann dabei sowohl von dem Zwischenraum 49 durch den Spalt 73 radial auswärts, als auch durch den Spalt 73 in den Zwischenraum 49 radial einwärts orientiert sein. Durch die in Umfangsrichtung der Laufscheibe 29 aneinander grenzenden Plattformen 17A, 17B der Laufschau- fein 13A, 13B ist ein Hohlraum 97 gebildet. Dieser schließt sich radial auswärts an den Spalt 73 an (Box-Design der Laufschaufel 13A, 13B) . Hierbei verhindert das Spaltdichtelement 85 einerseits den möglichen Eintritt von Heißgas A von dem Zwischenraum 49 durch den Spalt 73 radial auswärts in den Hohlraum 97. Andererseits kann der durch das Spaltdichtelement 85 abgedichtete Hohlraum 97 mit einem Kühlmittel K, z.B. mit Kühlluft K, beaufschlagt werden. Das Kühlmittel K wird dem Hohlraum 97 unter Druck zugeführt und steht dort für eine effiziente Innenkühlung der thermisch hochbelasteten Lauf- schaufeln 13A, 13B oder für andere Kühlzwecke zur Verfügung. Weiterhin kann die Sperrwirkung eines unter Druck stehenden Kühlmittels K im Hohlraum 97 gegenüber dem Heißgas A im Strömungskanal ausgenutzt werden.FIG. 11 shows a perspective view of a section of a rotor disk 29 with an inserted rotor blade 13A, the blade root 43A of the rotor blade 13A being inserted into a first rotor disk groove 37A. A second rotor blade 13B, which is shown in broken lines, is inserted with its blade root 43B into a second rotor disk groove 37B and is arranged adjacent to the rotor blade 13A in the circumferential direction of the rotor disk 29. The sealing system 51, which is designed as a labyrinth gap sealing system 51A, is arranged on the peripheral surface 31 on the peripheral surface center region 41. The sealing system 51A is produced by a plurality of sealing elements 53 which are spaced apart from one another along the axis of rotation 15 and extend in the circumferential direction of the running disk 29. Between the blade platform 17A of the blade 13A and A substantially axially extending gap 73 is formed in the blade platform 17B of the second rotor blade 13B and is in flow communication with the intermediate space 49. A gap sealing element 85 is provided to seal the gap 73. The gap sealing element 85 is implemented in a simple manner by means of a suitable gap sealing plate which has a gap sealing edge 87. The gap sealing edge engages in the gap 73 under the action of centrifugal force and seals the gap 73. The gap sealing member 85 is arranged in the intermediate space 49, that 'it radially against the sealing system 51, in particular the labyrinth gap sealing system 51A, is adjacent. The gap sealing element 85 largely prevents leakage current from occurring through the gap 73. Such a leakage flow through the gap 73 is essentially radially directed and can be oriented radially inward both from the space 49 through the gap 73 and through the gap 73 into the space 49. A cavity 97 is formed by the platforms 17A, 17B of the running disks 13A, 13B which adjoin one another in the circumferential direction of the running disk 29. This adjoins the gap 73 radially outward (box design of the rotor blades 13A, 13B). The gap sealing element 85 prevents the possible entry of hot gas A from the intermediate space 49 through the gap 73 radially outward into the cavity 97. On the other hand, the cavity 97 sealed by the gap sealing element 85 can be acted upon with a coolant K, for example with cooling air K. The coolant K is supplied to the cavity 97 under pressure and is available there for efficient internal cooling of the thermally highly loaded rotor blades 13A, 13B or for other cooling purposes. Furthermore, the blocking effect of a pressurized coolant K in the cavity 97 with respect to the hot gas A in the flow channel can be used.
Um den hohen Temperaturen beim Betrieb des Rotors 25 standzuhalten, sowie möglichst beständig gegenüber den oxidierenden und korrosiven Eigenschaften des Heißgases A zu sein, ist das Spaltdichtelement 85 aus einem hochwarmfesten Material, insbesondere aus einer Nickelbasis - oder Kobaltbasislegierung hergestellt.In order to withstand the high temperatures during operation of the rotor 25 and to be as resistant as possible to the oxidizing and corrosive properties of the hot gas A, this is Gap sealing element 85 made of a highly heat-resistant material, in particular of a nickel-based or cobalt-based alloy.
Figur 12 zeigt einen Ausschnitt einer Ansicht der in Figur 11 gezeigten Anordnung entlang der Schnittlinie XII-XII. Das Spaltdichtelement 85 ist in dem Zwischenraum 49 angeordnet und grenzt radial auswärts an das Dichtelement 53. Im Betrieb des Rotors 25 wird das Spaltdichteleme.it 85 infolge der Rota- tion durch die radial auswärts entlang der Längsachse 47 gerichtete Fliehkraft fest gegen die scheibenseitige Basis 63 der aneinander grenzenden Plattformen 17A, 17B gedrückt, wobei die Spaltdichtkante 87 in den Spalt 73 eingreift und den Spalt 73 dadurch weitgehend verschließt. Durch die Kombina- tion des Spaltdichtelements 85 mit dem Dichtsystem 51 auf der Umfangsfläche 41, insbesondere mit dem Labyrinthdichtsystem 51A (vgl. Figur 11), ist eine besonders effektive Abdichtung des Zwischenraums 49 gegenüber möglichen Leckageströmen von Heißgas A und/oder von Kühlmittel K erreicht. In dieser Kom- bination vermindert das Dichtsystem* 51 im wesentlichen die axial gerichteten Leckageströme, während das Spaltdichtelement -85 im wesentlichen die radial gerichteten Leckageströme vermindert (vgl. Figur 11). Das Spaltdichtelement 85 und das Dichtsystem 51 ergänzen sich auf diese Weise sehr wirkungs- voll.FIG. 12 shows a section of a view of the arrangement shown in FIG. 11 along the section line XII-XII. The gap sealing element 85 is arranged in the intermediate space 49 and adjoins the sealing element 53 radially outward. During the operation of the rotor 25, the gap sealing element 85 is firmly against the disc-based base 63 due to the rotation by the centrifugal force directed radially outward along the longitudinal axis 47 of the adjoining platforms 17A, 17B, the gap sealing edge 87 engaging in the gap 73 and thereby largely closing the gap 73. The combination of the gap sealing element 85 with the sealing system 51 on the peripheral surface 41, in particular with the labyrinth sealing system 51A (cf. FIG. 11), results in a particularly effective sealing of the intermediate space 49 against possible leakage flows of hot gas A and / or coolant K. . In this combination, the sealing system * 51 essentially reduces the axially directed leakage flows, while the gap sealing element -85 essentially reduces the radially directed leakage flows (cf. FIG. 11). The gap sealing element 85 and the sealing system 51 complement each other very effectively in this way.
Neben der Befestigung einer Laufschaufel 13 in einer im wesentlichen axial gerichteten Laufscheibennut 37 einer Laufscheibe 29 sind auch andere Laufschaufelbefestigungen be- kannt. Die Anwendung des angegebenen Dichtsystems auf alternative Laufschaufelbefestigungen ist im folgenden in den Figuren 13 bis 15 illustriert.In addition to fastening a rotor blade 13 in an essentially axially directed rotor disk groove 37 of a rotor disk 29, other rotor blade attachments are also known. The application of the specified sealing system to alternative rotor blade attachments is illustrated below in FIGS. 13 to 15.
Figur 13 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Rotorwelle 89 eines Rotors 25, der sich entlang einer Rotationsachse 15 erstreckt. Eine Aufnehmstruktur 33 ist durch mehrere axial zueinander beabstandete Umfangsnuten 91, die sich über den vollen Umfang der Rotorwelle 89 erstrecken, und in die Umfangsfläche 31 eingearbeitet sind, hergestellt. Hierbei weist die Umfangsfläche 31 eine erste Umfangsfläche 93 und eine entlang der Rotationsachse 15 der ersten Umfangsfläche 93 gegenüberliegende zweite Umfangsfläche 95 auf. Die erste Umfangsfläche 93 und die zweite Umfangsfläche 95 grenzt jeweils axial an eine Umfangsnut 91 an. Die Umfangsflachen 93, 95 bilden jeweils eine äußere radiale Begrenzungsfläche der Rotorwelle 89.FIG. 13 shows a perspective view of a rotor shaft 89 of a rotor 25 which extends along an axis of rotation 15. A receiving structure 33 is formed by a plurality of axially spaced circumferential grooves 91, which extend over the extend the entire circumference of the rotor shaft 89, and are machined into the circumferential surface 31. In this case, the peripheral surface 31 has a first peripheral surface 93 and a second peripheral surface 95 lying opposite the first peripheral surface 93 along the axis of rotation 15. The first circumferential surface 93 and the second circumferential surface 95 each axially adjoin a circumferential groove 91. The peripheral surfaces 93, 95 each form an outer radial boundary surface of the rotor shaft 89.
In Figur 14 ist eine Schnittansicht eines Ausschnitts eines Rotors 25 mit Umfangsnut 91 und mit eingesetzter Laufschaufel 13 dargestellt. Die Umfangsnut 91 ist als Hammerkopfnut hergestellt, die den Schaufelfuß 43 aufnimmt. Für kurze Lauf- schaufeln 13 mit kleinen Fliehkräften und Biegemomenten wird diese Form der Schaufelbefestigung bevorzugt eingesetzt. Auf der ersten Umfangsfläche 93 und auf der zweiten Umfangsfläche 95 ist jeweils ein Dichtelement 53 in dem Zwischenraum 49 vorgesehen. Das Dichtelement 53 erstreckt sich in Umfangs- richtung der Rotorwelle 89 und greift in eine Ausnehmung 35, insbesondere in eine Nut, in der Rotorwelle 89 ein. Das Dichtelement 53 ist radial beweglich in der Ausnehmung 35 angeordnet. Bei Rotation der Rotorwelle 89 um die Rotationsachse 15 wird das Dichtelement 53 unter Fliehkrafteinwir- kung sich entlang der Längsachse 47 der Laufschaufel 13 radial auswärts bewegen und fest an die scheibenseitige Basis 63 der Schaufelplattform 17 angedrückt. Dadurch wird der Zwischenraum 49 abgedichtet. Das Dichtelement 53 kann dabei aus zwei ineinandergreifenden, in der Figur 14 nicht gezeigten, gepaarten Teildichtelementen 67A, 67B zusammengesetzt sein (vgl. Figur 4 sowie Figuren 5A-5D und 6A-6D) .FIG. 14 shows a sectional view of a section of a rotor 25 with a circumferential groove 91 and with a rotor blade 13 inserted. The circumferential groove 91 is produced as a hammer head groove which receives the blade root 43. For short rotor blades 13 with small centrifugal forces and bending moments, this type of blade attachment is preferably used. A sealing element 53 is provided in the intermediate space 49 on the first peripheral surface 93 and on the second peripheral surface 95. The sealing element 53 extends in the circumferential direction of the rotor shaft 89 and engages in a recess 35, in particular in a groove, in the rotor shaft 89. The sealing element 53 is arranged to be radially movable in the recess 35. When the rotor shaft 89 rotates about the axis of rotation 15, the centrifugal force causes the sealing element 53 to move radially outward along the longitudinal axis 47 of the rotor blade 13 and is pressed firmly against the disk-side base 63 of the blade platform 17. The space 49 is thereby sealed. The sealing element 53 can be composed of two intermeshing partial sealing elements 67A, 67B, which are not shown in FIG. 14 (cf. FIG. 4 and FIGS. 5A-5D and 6A-6D).
Figur 15 zeigt eine Schnittansicht eines Ausschnitts eines Rotors 25 mit einer gegenüber Figur 14 alternativen Ausge- staltung der Laufschaufelbefestigung. Hierbei ist die Umfangsnut 91 durch eine sogenannte Umfangstannenbaumnut hergestellt. Der Schaufelfuß 43 der Laufschaufel 13 ist dement- sprechend als Tannenbaumfuß hergestellt, der in die Umfangsnut 91, insbesondere in die Umfangstannenbaumnut, eingreift. Durch diese Art der Befestigung der Laufschaufel 13 ist bei Rotation des Rotors 25 um die Rotationsachse 15 eine sehr wirkungsvolle Kraftübertragung an die Rotorwelle 89 und ein besonders sicherer Halt erreicht. Analog zur Figur 14 ist jeweils auf der ersten Umfangsfläche 93 und auf der zweiten Umfangsfläche 95 in den Zwischenraum 49 ein Dichtelement 53 zur Abdichtung des Zwischenraums 49 vorgesehen.FIG. 15 shows a sectional view of a detail of a rotor 25 with an embodiment of the rotor blade attachment that is alternative to FIG. 14. Here, the circumferential groove 91 is produced by a so-called circumferential fir tree groove. The blade root 43 of the moving blade 13 is accordingly speaking manufactured as a fir tree foot, which engages in the circumferential groove 91, in particular in the circumferential fir tree groove. This type of attachment of the rotor blade 13 results in a very effective power transmission to the rotor shaft 89 and a particularly secure hold when the rotor 25 rotates about the axis of rotation 15. Analogously to FIG. 14, a sealing element 53 for sealing the intermediate space 49 is provided on the first peripheral surface 93 and on the second peripheral surface 95 in the intermediate space 49.
Das angegebene Konzept zur Dichtung des Zwischenraums 49 ist in jedem Fall sehr flexibel auch auf einen Rotor 25 übertragbar, dessen Laufschaufel 13 in einer Umfangsnut 91 befestigt ist. The specified concept for sealing the intermediate space 49 can in any case be transferred very flexibly to a rotor 25, the rotor blade 13 of which is fastened in a circumferential groove 91.

Claims

Patentansprüche claims
1. Strömungsmaschine (1) mit einem sich entlang einer Rotationsachse (15) erstreckenden Rotor (25) , umfassend eine Um- fangsfläche (31), die durch die äußere radiale Begrenzungsfläche des Rotors (25) definiert ist, und eine Aufnehmstruktur (33) sowie eine erste Laufschaufel (13A) und eine zweite Laufschaufel (13B) , die jeweils einen Schaufelfuß (43A, 43B) und eine an den Schaufelfuß (43A, 43B) angrenzende Schaufelp- lattform (17A, 17B) aufweisen, wobei der Schaufelfuß (43A) der ersten Laufschaufel (13A) und der Schaufelfuß (43B) der zweiten Laufschaufel (13B) in die Aufnehmstruktur (33) eingesetzt sind, so daß die Schaufelplattform (17A) der ersten Laufschaufel (13A) und die Schaufelplattform (17B) der zweiten Laufschaufel (13B) aneinander grenzen, und zwischen den Schaufelplattformen (17A, 17B) und so daß der Umfangsfläche (31) ein Zwischenraum (49) gebildet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf der Umfangsfläche (31) in dem Zwischenraum (49) ein Dichtsy- stem (51) vorgesehen ist.1. turbomachine (1) with a rotor (25) extending along an axis of rotation (15), comprising a circumferential surface (31), which is defined by the outer radial boundary surface of the rotor (25), and a receiving structure (33) and a first rotor blade (13A) and a second rotor blade (13B), each of which has a blade root (43A, 43B) and a blade platform (17A, 17B) adjoining the blade root (43A, 43B), the blade root (43A ) of the first rotor blade (13A) and the blade root (43B) of the second rotor blade (13B) are inserted into the receiving structure (33), so that the blade platform (17A) of the first rotor blade (13A) and the blade platform (17B) of the second rotor blade (13B) adjoin each other, and between the vane platforms (17A, 17B) and so that the circumferential surface (31) a gap (49) is formed, characterized in that on the circumferential surface (31) in the gap (49) a Dic htsystem (51) is provided.
2. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Rotor (25) eine Laufscheibe (29) aufweist, die die Umfangsflä- ehe (31) und die Aufnehmstruktur (33) umfaßt, wobei die Umfangsfläche (31) einen ersten Umfangsflächenrand (39A) und einen entlang der Rotationsachse (15) dem ersten Umfangsflä- chenrand (39A) gegenüberliegenden zweiten Umfangsflächenrand (39B) aufweist, wobei die Aufnehmstruktur (33) eine er- ste Laufscheibennut (37A) und eine in Umfangsrichtung der Laufscheibe (29) zur ersten Laufscheibennut (37A) beabstan- dete zweite Laufscheibennut (37B) aufweist, und wobei der Schaufelfuß (43A) der ersten Laufschaufel (13A) in die erste Laufscheibennut (37A) und der Schaufelfuß (43B) der zweiten Laufschaufel (13B) in die zweite Laufscheibennut (37B) eingesetzt ist. 2. Turbomachine (1) according to claim 1, characterized in that the rotor (25) has a running disk (29) which comprises the peripheral surface (31) and the receiving structure (33), the peripheral surface (31) having a first peripheral surface edge (39A) and a second peripheral surface edge (39B) opposite the first peripheral surface edge (39A) along the axis of rotation (15), the receiving structure (33) having a first disc groove (37A) and a circumferential direction of the disc (29) has the second disc groove (37B) spaced apart from the first disc groove (37A), and wherein the blade root (43A) of the first blade (13A) into the first disc groove (37A) and the blade root (43B) of the second blade (13B) into the second disc groove (37B) is inserted.
3. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Dichtsystem (51) auf dem ersten Umfangsflächenrand (39A) und/oder auf dem zweiten Umfangsflächenrand (39B) angeordnet ist.3. Fluid flow machine (1) according to claim 2, so that the sealing system (51) is arranged on the first peripheral surface edge (39A) and / or on the second peripheral surface edge (39B).
4. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf der Umfangsfläche (31) ein Umfangsflächenmittenbereich (41) gebildet ist, der in axialer Richtung von dem ersten Umfangs- flächenrand (39A) und dem zweiten Umfangsflächenrand (39B) berandet ist, und daß das Dichtsystem (51) zumindest teilweise auf dem Umfangsflächenmittenbereich (41) angeordnet ist.4. Turbomachine (1) according to claim 2 or 3, characterized in that on the circumferential surface (31) is formed a circumferential surface center region (41) which borders in the axial direction from the first circumferential surface edge (39A) and the second circumferential surface edge (39B) and that the sealing system (51) is at least partially arranged on the circumferential surface center region (41).
5. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Dichtsystem (51) ein sich in Umfangsrichtung erstreckendes Dichtelement (53) aufweist.5. Fluid flow machine (1) according to one of the preceding claims, that the sealing system (51) has a sealing element (53) extending in the circumferential direction.
6. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens ein weiteres Dichtelement (55) vorgesehen ist, das sich in Umfangsrichtung erstreckt und axial beabstandet zu dem Dicht- element (53) angeordnet ist.6. Fluid machine (1) according to claim 5, so that at least one further sealing element (55) is provided, which extends in the circumferential direction and is arranged axially spaced from the sealing element (53).
7. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Dichtelement (53) und/oder das weitere Dichtelement (55) in eine Ausnehmung (35) , insbesondere in eine Nut, in der Umfangsfläche (31) eingreift.7. turbomachine (1) according to claim 5 or 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the sealing element (53) and / or the further sealing element (55) engages in a recess (35), in particular in a groove, in the peripheral surface (31).
8. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 5, 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Dicht- element (53) und/oder das weitere Dichtelement (55) in radialer Richtung beweglich ist. 8. turbomachine (1) according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the sealing element (53) and / or the further sealing element (55) is movable in the radial direction.
9. Strömungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Dichtelement (53, 55) ein erstes Teildichtelement (67A) und ein zweites Teildichtelement (67B) umfaßt, wobei das erste Teil- dichtelement (67A) und das zweite Teildichtelement (67B) ineinandergreifen.9. Turbomachine (1) according to one of claims 5 to 8, characterized in that the sealing element (53, 55) comprises a first partial sealing element (67A) and a second partial sealing element (67B), the first partial sealing element (67A) and engage the second partial sealing element (67B).
10. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das erste Teildichtelement (67A) und das zweite Teildichtelement (67B) relativ zueinander in Umfangsrichtung beweglich sind.10. Fluid machine (1) according to claim 9, so that the first partial sealing element (67A) and the second partial sealing element (67B) are movable relative to one another in the circumferential direction.
11. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das erste Teildichtelement (67A) und das zweite Teildichtelement (67B) jeweils eine an die Umfangsfläche (31) angrenzende Scheibendichtkante (69) und eine an die Schaufelplattform (17A, 17B) angrenzende Plattformdichtkante (71) aufweisen.11. Turbomachine (1) according to claim 9 or 10, characterized in that the first partial sealing element (67A) and the second partial sealing element (67B) each have a disc sealing edge (69) adjoining the peripheral surface (31) and one to the blade platform (17A, 17B ) have adjacent platform sealing edge (71).
12. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 9, 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das erste Teildichtelement (67A) und das zweite Teildichtelement (67B) sich überlappen, wobei die Plattformdichtkante (71) und die Scheibendichtkante (69) des ersten Teil- dichtelements (67A) an die Plattformdichtkante (71) bzw.12. Fluid flow machine (1) according to claim 9, 10 or 11, characterized in that the first partial sealing element (67A) and the second partial sealing element (67B) overlap, the platform sealing edge (71) and the disc sealing edge (69) of the first partial sealing element (67A) to the platform sealing edge (71) or
Scheibendichtkante (69) des zweiten Teildichtelements (67B) angrenzen.Adjacent the washer sealing edge (69) of the second part sealing element (67B).
13. Strömungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das13. Fluid machine (1) according to one of claims 5 to 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the
Dichtelement (53, 55) aus einem hochwarmfesten Material, insbesondere aus einer Nickelbasis- oder Kobaltbasis-Legierung, hergestellt ist. Sealing element (53, 55) is made of a highly heat-resistant material, in particular of a nickel-based or cobalt-based alloy.
14. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Ausgestaltung als Gasturbine (1) .14. Fluid machine (1) according to one of the preceding claims, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h an embodiment as a gas turbine (1).
15. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 5 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Aufnehmstruktur (33) eine Umfangsnut (91) umfaßt, daß die Umfangsfläche (31) eine erste Umfangsfläche (93) und eine entlang der Rotationsachse (15) der ersten Umfangsfläche (93) gegenüberliegende zweite Umfangsfläche (95) aufweist, daß die erste und zweite Umfangsfläche (93, 95) jeweils axial an die Umfangsnut (91) angrenzen, und daß das ' Dichtsystem (51) auf der ersten und/oder auf der zweiten Umfangsflache (93, 95) in dem Zwischenraum (49) vorgesehen ist. 15. Fluid machine (1) according to claim 1 or one of claims 5 to 14, characterized in that the receiving structure (33) comprises a circumferential groove (91), that the circumferential surface (31) has a first circumferential surface (93) and one along the axis of rotation ( 15) of the first peripheral surface (comprising 93) opposite, second peripheral surface (95), that the first and second peripheral surface (93, 95) each axially adjacent to the circumferential groove (91), and that the 'sealing system (51) on the first and / or is provided on the second peripheral surface (93, 95) in the intermediate space (49).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111058899A (en) * 2018-10-17 2020-04-24 普拉特 - 惠特尼加拿大公司 Rotor assembly with rotor disk lip
US10851661B2 (en) 2017-08-01 2020-12-01 General Electric Company Sealing system for a rotary machine and method of assembling same

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1180197A1 (en) * 1999-05-14 2002-02-20 Siemens Aktiengesellschaft Sealing system for a rotor of a turbo engine
US7334331B2 (en) * 2003-12-18 2008-02-26 General Electric Company Methods and apparatus for machining components
US8079817B2 (en) * 2004-02-10 2011-12-20 General Electric Company Advanced firtree and broach slot forms for turbine stage 3 buckets and rotor wheels
US7905709B2 (en) * 2004-02-10 2011-03-15 General Electric Company Advanced firtree and broach slot forms for turbine stage 1 and 2 buckets and rotor wheels
US7217081B2 (en) * 2004-10-15 2007-05-15 Siemens Power Generation, Inc. Cooling system for a seal for turbine vane shrouds
FR2897099B1 (en) * 2006-02-08 2012-08-17 Snecma TURBOMACHINE ROTOR WHEEL
US8206087B2 (en) 2008-04-11 2012-06-26 Siemens Energy, Inc. Sealing arrangement for turbine engine having ceramic components
US8210823B2 (en) * 2008-07-08 2012-07-03 General Electric Company Method and apparatus for creating seal slots for turbine components
US8210821B2 (en) * 2008-07-08 2012-07-03 General Electric Company Labyrinth seal for turbine dovetail
US8210820B2 (en) * 2008-07-08 2012-07-03 General Electric Company Gas assisted turbine seal
US8038405B2 (en) * 2008-07-08 2011-10-18 General Electric Company Spring seal for turbine dovetail
US8011894B2 (en) * 2008-07-08 2011-09-06 General Electric Company Sealing mechanism with pivot plate and rope seal
US8215914B2 (en) * 2008-07-08 2012-07-10 General Electric Company Compliant seal for rotor slot
EP2157283A1 (en) * 2008-08-18 2010-02-24 Siemens Aktiengesellschaft Blade attachment with damping element for a fluid flow engine
RU2548226C2 (en) 2010-12-09 2015-04-20 Альстом Текнолоджи Лтд Fluid medium flow unit, in particular, turbine with axially passing heated gas flow
US10113434B2 (en) 2012-01-31 2018-10-30 United Technologies Corporation Turbine blade damper seal
US8905716B2 (en) 2012-05-31 2014-12-09 United Technologies Corporation Ladder seal system for gas turbine engines
US9140136B2 (en) 2012-05-31 2015-09-22 United Technologies Corporation Stress-relieved wire seal assembly for gas turbine engines
US9097131B2 (en) 2012-05-31 2015-08-04 United Technologies Corporation Airfoil and disk interface system for gas turbine engines
US9039357B2 (en) * 2013-01-23 2015-05-26 Siemens Aktiengesellschaft Seal assembly including grooves in a radially outwardly facing side of a platform in a gas turbine engine
EP3047102B1 (en) * 2013-09-16 2020-05-06 United Technologies Corporation Gas turbine engine with disk having periphery with protrusions
US10301958B2 (en) * 2013-09-17 2019-05-28 United Technologies Corporation Gas turbine engine with seal having protrusions
US10443736B2 (en) 2015-10-01 2019-10-15 United Technologies Corporation Expansion seal
KR102176954B1 (en) * 2017-09-14 2020-11-10 두산중공업 주식회사 Compressor rotor disk for gas turbine
US10975714B2 (en) * 2018-11-22 2021-04-13 Pratt & Whitney Canada Corp. Rotor assembly with blade sealing tab
US11566528B2 (en) * 2019-12-20 2023-01-31 General Electric Company Rotor blade sealing structures
US11512602B2 (en) 2020-01-20 2022-11-29 Raytheon Technologies Corporation Seal element for sealing a joint between a rotor blade and a rotor disk
US11352892B2 (en) 2020-04-17 2022-06-07 Raytheon Technologies Corporation Seal element for sealing a joint between a rotor blade and a rotor disk
US11441440B2 (en) 2020-04-27 2022-09-13 Raytheon Technologies Corporation Rotor assembly
KR102251740B1 (en) * 2020-11-03 2021-05-13 두산중공업 주식회사 Compressor rotor disk for gas turbine

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB905582A (en) 1960-05-26 1962-09-12 Rolls Royce Improvements relating to the sealing of blades in a bladed rotor
FR2517739A1 (en) * 1981-12-09 1983-06-10 Snecma DEVICE FOR MOUNTING AND FIXING FOOTWEAR COMPRESSOR AND TURBINE HAMMER AND METHOD OF MOUNTING
FR2603333B1 (en) 1986-09-03 1990-07-20 Snecma TURBOMACHINE ROTOR COMPRISING A MEANS OF AXIAL LOCKING AND SEALING OF BLADES MOUNTED IN AXIAL PINS OF THE DISC AND MOUNTING METHOD
FR2616480B1 (en) * 1987-06-10 1989-09-29 Snecma DEVICE FOR LOCKING BLADES WITH A HAMMER FOOT ON A TURBOMACHINE DISC AND ASSEMBLY AND DISASSEMBLY METHODS
US4878811A (en) * 1988-11-14 1989-11-07 United Technologies Corporation Axial compressor blade assembly
FR2665726B1 (en) * 1990-08-08 1993-07-02 Snecma TURBOMACHINE BLOWER WITH DYNAMIC CAM SHOCK ABSORBER.
US5256035A (en) * 1992-06-01 1993-10-26 United Technologies Corporation Rotor blade retention and sealing construction
US5478207A (en) * 1994-09-19 1995-12-26 General Electric Company Stable blade vibration damper for gas turbine engine
FR2726323B1 (en) 1994-10-26 1996-12-13 Snecma ASSEMBLY OF A ROTARY DISC AND BLADES, ESPECIALLY USED IN A TURBOMACHINE
GB9517369D0 (en) 1995-08-24 1995-10-25 Rolls Royce Plc Bladed rotor
JP3462695B2 (en) 1997-03-12 2003-11-05 三菱重工業株式会社 Gas turbine blade seal plate
US6042336A (en) * 1998-11-25 2000-03-28 United Technologies Corporation Offset center of gravity radial damper
DE10014198A1 (en) * 2000-03-22 2001-09-27 Alstom Power Nv Blade arrangement for gas turbines etc. has damper elements located between neighboring rotor blades to engage on opposite distant blade surfaces
US6431835B1 (en) * 2000-10-17 2002-08-13 Honeywell International, Inc. Fan blade compliant shim
US6375429B1 (en) * 2001-02-05 2002-04-23 General Electric Company Turbomachine blade-to-rotor sealing arrangement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0070193A1 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10851661B2 (en) 2017-08-01 2020-12-01 General Electric Company Sealing system for a rotary machine and method of assembling same
CN111058899A (en) * 2018-10-17 2020-04-24 普拉特 - 惠特尼加拿大公司 Rotor assembly with rotor disk lip

Also Published As

Publication number Publication date
CN1252376C (en) 2006-04-19
JP2002544432A (en) 2002-12-24
CA2372875A1 (en) 2000-11-23
DE50009550D1 (en) 2005-03-24
KR20020005034A (en) 2002-01-16
US6565322B1 (en) 2003-05-20
WO2000070193A1 (en) 2000-11-23
CN1354820A (en) 2002-06-19
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