CH711138A2

CH711138A2 - Prallgekühlte Streifendichtung.

Info

Publication number: CH711138A2
Application number: CH00673/16A
Authority: CH
Inventors: Earl Dyson Thomas; John Morgan Victor; Nandkumar Sarawate Neelesh; Benjamin Helmer David
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2016-11-30
Also published as: US20160348535A1; JP2016223444A; CN106194277B; US9869201B2; JP6890930B2; DE102016108804A1; CN106194277A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Dichtung (100) zur Verwendung zwischen benachbarten Turbinenkomponenten (110, 120) und mit einer Kühlströmung bereit. Die Dichtung (100) enthält eine Pralloberplatte (220), eine Grundplatte (240) und ein oder mehrere Distanzelemente (260) dazwischen. Die Kühlströmung sorgt für eine Kühlung durch die Pralloberplatte (220) hindurch.

Description

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Anmeldung und das resultierende Patent betreffen allgemein Gasturbinen und betreffen insbesondere Gasturbinen, die Streifendichtungen und dergleichen mit einer Leckageströmung durch diese verwenden, um eine verbesserte Wärmeübertragung durch Aufprallung zu erzielen.

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG

[0002] Allgemein beschrieben, enthalten Turbomaschinen, wie beispielsweise Gasturbinen und dergleichen, einen Hauptgasströmungspfad, der sich durch diese hindurch erstreckt. Eine Gasleckage, entweder aus dem Gasströmungspfad heraus oder in den Gasströmungspfad hinein, kann den gesamten Wirkungsgrad verringern, Brennstoffkosten erhöhen und möglicherweise Emissionsniveaus steigern. Sekundärströmungen können innerhalb der Gasturbine dazu verwendet werden, die verschiedenen über den Gasströmungspfad erhitzten Komponenten zu kühlen. Insbesondere kann eine Kühlluft aus den späteren Stufen des Verdichters entnommen werden, um bei der Kühlung der erhitzten Gasströmungspfadkomponenten und zur Spülung von Spalten in Hohlräumen zwischen benachbarten Komponenten verwendet zu werden. Zum Beispiel können herkömmliche Konstruktionen metallische Zwischenlegscheiben enthalten, die in Schlitzen zwischen Mantelsegmenten platziert werden, um jegliche Leckageströmung durch diese hindurch zu minimieren. Diese Gasströmungspfadstellen können jedoch sehr hohen Wärmeflüssen und/oder anderen Betriebsparametern ausgesetzt sein, die zu einer starken Oxidation, einem starken Kriechen und einer daraus resultierenden Beschädigung oder einem daraus resultierenden Ausfall führen können.

[0003] Da Brenntemperaturen steigen, können die Gasströmungspfadtemperaturen die Materialgrenzen herkömmlicher Dichtungen überschreiten, um eine übermässige Leckage, einen Wirkungsgradverlust und eine insgesamt reduzierte Komponentenlebensdauer herbeizuführen. Es besteht somit ein Bedarf nach verbesserten Turbinendichtungen und zugehörigen Dichtungskühltechniken. Derartige verbesserte Turbinendichtungen und Techniken können somit die höheren Brenntemperaturen ohne Wirkungsgrad- oder Lebensdauerverluste bewältigen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0004] Die vorliegende Anmeldung und das resultierende Patent stellen somit eine Dichtung zur Verwendung zwischen benachbarten Turbinenkomponenten und mit einer Kühlströmung bereit. Die Dichtung kann eine Pralloberplatte, eine Grundplatte und ein oder mehrere Distanzelemente dazwischen enthalten. Die Kühlströmung sorgt für eine Kühlung durch die Pralloberplatte hindurch.

[0005] In der zuvor erwähnten Dichtung kann die Pralloberplatte eine oder mehrere Prallöffnungen in ihr aufweisen.

[0006] Zusätzlich oder als eine Alternative kann die Grundplatte eine oder mehrere Grundplattenöffnungen in ihr aufweisen.

[0007] Weiter zusätzlich oder als eine weitere Alternative kann die Grundplatte einen oder mehrere Grundplattenauslassschlitze aufweisen.

[0008] Noch weiter kann der eine oder können die mehreren Grundplattenauslassschlitze eine Austrittsöffnung innerhalb eines Hohlraums aufweisen.

[0009] In der Dichtung einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann die Grundplatte einen massiven Aufbau aufweisen.

[0010] In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten Dichtung kann das eine oder können die mehreren Distanzelement ein erstes Distanzelement, das an einem ersten Ende der Dichtung positioniert ist, und ein zweites Distanzelement aufweisen, das an einem zweiten Ende der Dichtung positioniert ist.

[0011] Zusätzlich oder als eine Alternative kann das eine oder können die mehreren Distanzelemente ein Federelement aufweisen.

[0012] Weiter zusätzlich oder als eine weitere Alternative kann das eine oder können die mehreren Distanzelemente eine «C»-artige Form aufweisen.

[0013] Noch weiter zusätzlich oder als eine noch weitere Alternative können der eine oder können die mehreren Distanzelemente ein Material mit einem anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Pralloberplatte und/oder die Grundplatte aufweisen.

[0014] In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten Dichtung kann das eine oder können die mehreren Distanzelemente eine oder mehrere Distanzelementöffnungen aufweisen.

[0015] In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten Dichtung kann das eine oder können die mehreren Distanzelemente ein massives Element aufweisen.

[0016] In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten Dichtung können die Grundplatte und das eine oder die mehreren Distanzelemente ein massives Element aufweisen.

[0017] In jeder beliebigen vorstehend erwähnten Dichtung kann/können die Pralloberplatte, die Grundplatte und/oder das eine oder die mehreren Distanzelemente ein Federmaterial ganz oder teilweise aufweisen.

[0018] Die vorliegende Anmeldung und das resultierende Patent stellen ferner ein Verfahren zum Kühlen einer zwischen Turbinenkomponenten positionierten Dichtung bereit. Das Verfahren kann die Schritte enthalten, wonach eine Kühlluftströmung der Dichtung zugeführt wird, die Kühlluftströmung durch eine oder mehrere Prallöffnungen in der Dichtung gedrängt wird, die Dichtung prallgekühlt wird und die Kühlluftströmung aus der Dichtung heraus gedrängt wird.

[0019] Die vorliegende Anmeldung und das resultierende Patent stellen ferner eine Turbine bereit, die eine Streifendichtung zwischen benachbarten Komponenten enthält. Die Streifendichtung kann eine Pralloberplatte mit einer oder mehreren Prallöffnungen in dieser, eine Grundplatte, ein erstes Distanzelement auf einer ersten Seite der Streifendichtung und ein zweites Distanzelement auf einer zweiten Seite der Streifendichtung enthalten. Eine Kühlströmung erzielt eine Kühlung durch die Prallöffnungen der Pralloberplatte hindurch.

[0020] In der zuvor erwähnten Turbine kann die Grundplatte der Streifendichtung eine oder mehrere Grundplattenöffnungen, eine oder mehrere Grundplattenaustrittsschlitze oder einen massiven Aufbau aufweisen.

[0021] Zusätzlich oder als eine Alternative kann das eine oder können die mehreren Distanzelemente der Streifendichtung ein Federelement oder ein Material mit einem anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Pralloberplatte und/oder die Grundplatte aufweisen.

[0022] In jeder beliebigen vorstehend erwähnten Turbine können die Grundplatte und das eine oder die mehreren Distanzelemente der Streifendichtung ein massives Element aufweisen.

[0023] In einigen Ausführungsformen der Turbine einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann/können die Pralloberplatte, die Grundplatte und/oder das eine oder die mehreren Distanzelemente der Streifendichtung ein Federmaterial ganz oder teilweise aufweisen.

[0024] Diese und weitere Merkmale und Verbesserungen der vorliegenden Anmeldung und des resultierenden Patentes erschliessen sich für einen Fachmann auf dem Gebiet bei einer Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den verschiedenen Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0025] <tb>Fig. 1<SEP>zeigt eine schematische Darstellung einer Gasturbine unter Veranschaulichung eines Verdichters, einer Brennkammer, einer Turbine und einer Last. <tb>Fig. 2<SEP>zeigt eine Seitenansicht einer Turbine unter Veranschaulichung einer Anzahl von Komponenten, die entlang eines Heissgaspfades positioniert sind. <tb>Fig. 3<SEP>zeigt eine seitliche Querschnittsansicht einer Streifendichtung, die zwischen benachbarten Turbinenkomponenten positioniert ist. <tb>Fig. 4<SEP>zeigt eine seitliche Schnittansicht einer prallgekühlten Streifendichtung, wie sie hierin beschrieben sein kann. <tb>Fig. 5<SEP>zeigt eine obere Draufsicht auf eine Grundplatte der prallgekühlten Streifendichtung nach Fig. 4 . <tb>Fig. 6<SEP>zeigt eine seitliche Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer prallgekühlten Streifendichtung, wie sie hierin beschrieben sein kann. <tb>Fig. 7<SEP>zeigt eine obere Draufsicht auf eine Grundplatte zur Verwendung bei der prallgekühlten Streifendichtung nach Fig. 7 . <tb>Fig. 8<SEP>zeigt eine seitliche Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer prallgekühlten Streifendichtung, wie sie hierin beschrieben sein kann. <tb>Fig. 9<SEP>zeigt eine seitliche Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer prallgekühlten Streifendichtung, wie sie hierin beschrieben sein kann. <tb>Fig. 10<SEP>zeigt eine seitliche Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer prallgekühlten Streifendichtung, wie sie hierin beschrieben sein kann. <tb>Fig. 11<SEP>zeigt eine seitliche Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer prallgekühlten Streifendichtung, wie sie hierin beschrieben sind. <tb>Fig. 12<SEP>zeigt eine seitliche Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer prallgekühlten Streifendichtung, wie sie hierin beschrieben sein kann.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

[0026] In dem nun auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente durch die verschiedenen Ansichten hindurch bezeichnen, zeigt Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Gasturbine 10, wie sie hierin verwendet werden kann. Die Gasturbine 10 kann einen Verdichter 15 enthalten. Der Verdichter 15 verdichtet eine ankommende Luftströmung 20. Der Verdichter 15 liefert die verdichtete Luftströmung 20 zu einer Brennkammer 25. Die Brennkammer 25 vermischt die verdichtete Luftströmung 20 mit einer unter Druck stehenden Brennstoffströmung 30 und zündet das Gemisch, um eine Verbrennungsgasströmung 35 zu erzeugen. Obwohl lediglich eine einzige Brennkammer 25 veranschaulicht ist, kann die Gasturbine 10 eine beliebige Anzahl von Brennkammern 25 enthalten. Die Verbrennungsgasströmung 35 wird wiederum zu einer Turbine 40 geliefert. Die Verbrennungsgasströmung 35 treibt die Turbine 40 an, um so mechanische Arbeit zu verrichten. Die in der Turbine 40 verrichtete mechanische Arbeit treibt den Verdichter 15 über eine Welle 45 und eine externe Last 50, wie beispielsweise einen elektrischen Generator und dergleichen, an. Weitere Arten von Anwendungen umfassen Luftfahrt und dergleichen.

[0027] Die Gasturbine 10 kann Erdgas, flüssige Brennstoffe, verschiedene Arten von Synthesegas und/oder andere Arten von Brennstoffen und Gemischen von diesen verwenden. Die Gasturbine 10 kann eine beliebige von einer Anzahl unterschiedlicher Gasturbinen, wie sie von der General Electric Company aus Schenectady, New York, angeboten werden, zu denen einschliesslich, jedoch nicht darauf beschränkt, diejenigen einer 7er oder einer 9er Reihe von Schwerlastgasturbinen gehören, und dergleichen sein. Die Gasturbine 10 kann verschiedene Konfigurationen aufweisen und kann verschiedene Arten von Komponenten verwenden. Es können auch andere Arten von Gasturbinen hierin verwendet werden. Es können auch mehrere Gasturbinen, andere Turbinenarten und andere Arten von Energieerzeugungseinrichtungen gemeinsam hierin verwendet werden.

[0028] Fig. 2 zeigt einen Abschnitt der Turbine 40. Allgemein beschrieben, kann die Turbine 40 eine Leitschaufel 55 einer ersten Stufe, eine Laufschaufel 60 einer ersten Stufe und einen Mantelring 62 einer ersten Stufe einer ersten Turbinenstufe 65 enthalten. Ferner ist eine Leitschaufel 70 einer zweiten Stufe einer zweiten Turbinenstufe 75 veranschaulicht. Es kann eine beliebige Anzahl von Stufen hierin verwendet werden. Die Leitschaufeln 55, 70 können an einem Leitapparat 80 positioniert sein. Es kann eine beliebige Anzahl von Leitschaufeln 70 und Leitapparaten 80 längs des Umfangs um eine Achse 85 herum angeordnet sein. Zwischen jeweils zwei benachbarten Mantelringen 62, benachbarten Leitapparaten 80 und/oder anderen Turbinenkomponenten kann eine Streifendichtung 90 positioniert sein, um die Leckage der Kühlluftströmungen 20 aus dem Verdichter 15 oder aus einer sonstigen Stelle durch diese hindurch zu verhindern. Wie vorstehend beschrieben, können die Streifendichtungen 90 viele verschiedene Konfigurationen aufweisen. Es können auch andere Arten von Dichtungsmechanismen und -techniken verwendet werden.

[0029] Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Streifendichtung 90, die zwischen benachbarten Turbinenkomponenten, einer ersten Komponente 91 und einer zweiten Komponenten 92, positioniert ist. Die Turbinenkomponenten 91, 92 können benachbarte Turbinenkomponenten, wie beispielsweise Statorkomponenten und dergleichen, sein. Die Turbinenkomponenten 91, 92 können einen Dichtungsschlitz 94 dazwischen definieren. Die Streifendichtung 90 kann eine Dichtung aus einem massiven Material sein, obwohl andere Dichtungsarten, wie beispielsweise geschichtete Dichtungen, verwendet werden können. Es kann eine beliebige Anzahl der Streifendichtungen 90 hierin verwendet werden. Die Dichtungen 90 verhindern eine Leckage einer Hochdruckkühlluftströmung 97 in einen einen niedrigeren Druck aufweisenden Heissgaspfad 98 hinein. Die Dichtung 90, wie sie hierin veranschaulicht ist, dient lediglich beispielhaften Zwecken. Es können viele andere Dichtungskonfigurationen verwendet werden.

[0030] Fig. 4 und 5 zeigen ein Beispiel einer Streifendichtung 100, wie sie hierin beschrieben sein kann. Wie vorstehend beschrieben, kann die Streifendichtung 100 zwischen zwei benachbarten Gasturbinenkomponenten, wie beispielsweise einer ersten Gasturbinenkomponente 110 und einer zweiten Gasturbinenkomponente 120, positioniert sein. Insbesondere kann die Streifendichtung 100 zwischen zwei benachbarten Schlitzstirnflächen der ersten und der zweiten Gasturbinenkomponente 110, 120 positioniert sein, um eine Leckage der Kühlströmung 97 in den Heissgaspfad 98 zu verhindern. Die erste und die zweite Gasturbinenkomponente 110, 120 können Mantelkomponenten, Leitapparate oder andere Arten von Gasturbinenkomponenten sein. Die erste Gasturbinenkomponente 110 kann einen ersten Dichtungsschlitz 130 enthalten, der an einer ersten Schlitzstirnfläche 140 angeordnet ist. Die zweite Gasturbinenkomponente 120 kann einen zweiten Dichtungsschlitz 150 enthalten, der an einer zweiten Schlitzstirnfläche 160 angeordnet ist. Die Streifendichtung 100 kann in dem ersten Dichtungsschlitz 130 und dem zweiten Dichtungsschlitz 150 positioniert sein, um eine Dichtung zwischen der ersten Schlitzstirnfläche 140 und der zweiten Schlitzstirnfläche 160 zu bilden. Die Streifendichtung 100 kann somit einen Schlitzstirnflächenspalt 170 ganz oder teilweise versperren. Die Streifendichtung 100 kann eine Oberseite 180, eine Unterseite 190, ein erstes Ende 200 und ein entgegengesetztes Ende 210 aufweisen. (Die Ausdrücke «Unterseite», «Grund-», «Oberseite», «Seite», «Ende», «erste», «zweite» und dergleichen werden lediglich für die Zwecke der relativen Orientierung und nicht als eine absolute Position verwendet.) Die Streifendichtung 100 kann aus einem beliebigen geeigneten temperaturbeständigen Material gefertigt sein.

[0031] Die Streifendichtung 100 kann eine Pralloberplatte 220 enthalten. Die Pralloberplatte 220 kann eine Anzahl von Prallöffnungen 230 darin enthalten. Obwohl zwei (2) Prallöffnungen 230 veranschaulicht sind, kann eine beliebige Anzahl der Prallöffnungen 230 in einer beliebigen geeigneten Grösse, Gestalt oder Konfiguration hierin verwendet werden. Die Prallöffnungen 230 und ihre Positionierung können ausgelegt sein, um die Wärmeübertragung in Bezug auf die Durchflussrate der Kühlströmung 97 zu optimieren. Ausserdem kann die Dichtung 100 auch hinsichtlich der Gradienten, der Temperatur, der Lebensdauer und anderer Arten von Parametern optimiert sein.

[0032] Die Streifendichtung 100 kann eine Grundplatte 240 enthalten. Die Grundplatte 240 kann eine beliebige geeignete Grösse, Gestalt oder Konfiguration aufweisen. Die Grundplatte 240 kann eine Anzahl von Grundplattenöffnungen 250 darin aufweisen. Obwohl eine einzige (1) Grundplattenöffnung 250 veranschaulicht ist, kann eine beliebige Anzahl der Grundplattenöffnungen 250 in einer beliebigen geeigneten Grösse, Gestalt oder Konfiguration hierin verwendet werden. Die Grundplattenöffnungen 250 können das Volumen der Kühlströmung 97 durch die Streifendichtung 100 vergrössern, um so die gesamte Kühlung zu verstärken. Alternativ kann, wie nachstehend veranschaulicht, die Grundplatte 240 auch eine massive Struktur ohne irgendeine der Öffnungen 250 in dieser sein.

[0033] Zwischen der Pralloberplatte 220 und der Grundplatte 240 kann ein oder können mehrere Distanzelemente 260 positioniert sein. In diesem Beispiel können ein erstes Distanzelement 270 und ein zweites Distanzelement 280 hierin verwendet werden. Es kann eine beliebige Anzahl der Distanzelemente 260 in einer beliebigen geeigneten Grösse, Gestalt oder Konfiguration hierin verwendet werden. Die Distanzelemente 260 können an dem ersten Ende 200 und dem zweiten Ende 210 positioniert sein, um die Streifendichtung 100 in Kombination mit der Pralloberplatte 220 und der Grundplatte 240 mit einer kastenartigen Gestalt zu versehen. Es können andere Positionen und Ausrichtungen hierin verwendet werden. Die Distanzelemente 270, 280 können den Verlust der Kühlströmung 97 aus den Enden 200, 210 der Streifendichtung 100 heraus verhindern oder begrenzen.

[0034] Die Distanzelemente 260 können ein Federelement 290 und dergleichen sein. Insbesondere können die Federelemente 290 eine Flachfeder und dergleichen sein. Es können verschiedene Arten von Federmaterialien hierin verwendet werden. Die Distanzelemente 260 können eine im Wesentlichen «C»-artige Gestalt, eine «U»-artige Gestalt, eine Blattfedergestalt und andere Arten geeigneter Gestalten aufweisen. Die Federelemente 290 können die Kontaktkraft zwischen den Turbinenkomponenten 110, 120 und der Streifendichtung 100 erhöhen. Dieser verstärkte Kontakt kann das Volumen der Kühlströmung 97, die durch die Prallöffnungen 230 hindurchtritt, vergrössern und kann auch die gesamte Leckageströmung durch diese hindurch reduzieren. Alternativ kann das Distanzelement 260 aus einem anderen Material im Vergleich zu der Pralloberplatte 220 und der Grundplatte 240 hergestellt sein, um die Platten 220, 240 in Folge eines Unterschieds bei dem gesamten Wärmeausdehnungskoeffizienten auseinanderzutreiben. Es können andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden.

[0035] Im Einsatz kann die Kühlströmung 97 durch die Prallöffnungen 230 der Pralloberplatte 220 hindurch gedrängt werden. Die Prallöffnungen 230 können die Kühlströmung 97 zu eine Anzahl diskreter Strahlen treiben, die auf die Grundplatte 240 aufprallen, um so eine verstärkte Kühlung zu erzielen. Die Streifendichtung 100 kann mit anderen Arten von Dichtungskühltechnologien und -techniken kombiniert werden, um einen Betrieb unter sehr hohen Temperaturen zu ermöglichen. Die Streifendichtung 100 kann somit geringere Instandhaltungskosten und einen verbesserten gesamten Wirkungsgrad ergeben, wenn Betriebstemperaturen die Materialgrenzen für herkömmliche Mäntel, wie beispielsweise metallische Mäntel, Mäntel aus Verbundstoffen mit Keramikmatrix und dergleichen, überschreiten. Die Streifendichtung 100 nutzt somit die gesamte Leckageströmung durch diese, um die Komponentenlebensdauer bei minimalen Fluidverlusten zu verbessern.

[0036] Fig. 6 und 7 zeigen eine alternative Ausführungsform einer Streifendichtung 300 die hierin beschrieben sein kann. Die Streifendichtung 300 kann der vorstehend beschriebenen Streifendichtung 100 weitgehend ähnlich sein und kann die Pralloberplatte 220, die Grundplatte 240 und ein paar Distanzelemente 260 enthalten. Anstelle der Grundplatte 240, die die Grundplattenöffnungen 250 enthält, kann die Grundplatte 240 hierin eine Anzahl von Grundplattenauslassschlitzen 310 enthalten. Die Grundplattenauslassschlitze 310 können eine relativ enge Austrittsöffnung 320 innerhalb eines im Wesentlichen konkaven Hohlraums 330 enthalten. Die Grundplattenauslassschlitze 310 können eine beliebige geeignete Grösse, Gestalt oder Konfiguration aufweisen. Es kann eine beliebige Anzahl der Grundplattenauslassschlitze 310 hierin verwendet werden. Es können auch Kombinationen der Grundplattenöffnungen 250 und der Grundplattenauslassschlitze 310 hierin verwendet werden. Es können andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden.

[0037] Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Streifendichtung 340, wie sie hierin beschrieben sein kann. Die Streifendichtung 340 kann der vorstehend beschriebenen Streifendichtung 100 weitgehend ähnlich sein und kann die Pralloberplatte 220, die Distanzelemente 260 und die Grundplatte 240 enthalten. In diesem Beispiel kann die Grundplatte 240 die Grundplattenöffnungen 250 nicht enthalten. Stattdessen kann die Grundplatte 240 massiv sein, und ein oder mehrere der Distanzelemente 260 können eine oder mehrere darin positionierte Distanzelementöffnungen 350 aufweisen. Es kann eine beliebige Anzahl der Distanzelementöffnungen 350 in einer beliebigen geeigneten Grösse, Gestalt oder Konfiguration hierin verwendet werden. Die Kühlströmung 97 kann somit über die Distanzelementöffnungen 350 austreten. Insbesondere kann die Kühlströmung 97 über die Distanzelementöffnungen 350 in die Dichtungsschlitze 130, 150 eintreten und anschliessend in den Schlitzstirnflächenspalt entweichen. Die Streifendichtung 340 kann eine beliebige geeignete Grösse, Gestalt oder Konfiguration aufweisen. Es können andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden.

[0038] Fig. 9 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform einer Streifendichtung 360, wie sie hierin beschrieben sein kann. Die Streifendichtung 360 kann der vorstehend beschriebenen Streifendichtung 100 weitgehend ähnlich sein und kann die Pralloberplatte 220, die Grundplatte 240 und die Distanzelemente 260 enthalten. In diesem Beispiel kann die Grundplatte 240 die Grundplattenöffnung 250 nicht enthalten. Vielmehr kann die Grundplatte 240 massiv sein. Ebenso können die Distanzelemente 260 keine Distanzelementöffnungen 350 enthalten. Vielmehr können die Distanzelemente 260 massiv sein. Angesichts dessen enthält die Streifendichtung 360 überhaupt keine Austrittsöffnungen. Vielmehr kann die gesamte Kühlströmung 97 über eine Leckageströmung austreten. Die Streifendichtung 360 kann eine beliebige geeignete Grösse, Gestalt oder Konfiguration aufweisen. Es können andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden.

[0039] Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Streifendichtung 370, wie sie hierin beschrieben sein kann. Die Streifendichtung 370 kann der vorstehend beschriebenen Streifendichtung 100 ähnlich sein und kann die Pralloberplatte 220, die Grundplatte 240 und die Distanzelemente 260 enthalten. Die Pralloberplatte 220 kann die Prallöffnungen 230 enthalten, und die Grundplatte 240 kann eine oder mehrere Grundplattenöffnungen 250 enthalten. Die Distanzelemente 260 können jedoch nicht aus dem Federelement 290 gefertigt sein. Vielmehr können die Distanzelemente 260 jeweils ein massives Element 380 sein. Wie vorstehend beschrieben, können die massiven Elemente 380 die Platten 220, 240 aufgrund eines unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten und dergleichen voneinander trennen. Es können verschieden Arten von Materialien für unterschiedliche Wärmeausdehnungsraten hierin verwendet werden. Die Streifendichtung 170 kann eine beliebige geeignete Grösse, Gestalt oder Konfiguration aufweisen. Es können andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden.

[0040] Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Streifendichtung 390, wie sie hierin beschrieben sein kann. Die Streifendichtung 390 kann der vorstehend beschriebenen Streifendichtung 100 im Wesentlichen ähnlich sein und kann die Pralloberplatte 220, die Grundplatte 240 und die Distanzelemente 260 enthalten. Die Pralloberplatte 220 kann eine oder mehrere Prallöffnungen 230 enthalten, und die Grundplatte 240 kann eine oder mehrere Grundplattenöffnungen 250 enthalten. In diesem Beispiel können die Distanzelemente 260 sowie die Pralloberplatte 220 und die Grundplatte 240 eine Federklammer 400 und dergleichen sein. Angesichts dessen kann die gesamte oder ein Teil der Streifendichtung 390 aus einem federartigen Material gefertigt sein. Es können verschiedene Arten von Federmaterialien hierin verwendet werden. Die Streifendichtung 390 kann eine beliebige geeignete Grösse, Gestalt oder Konfiguration aufweisen. Es können andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden.

[0041] Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Streifendichtung 410, wie sie hierin beschrieben sein kann. Die Streifendichtung 410 kann der vorstehend beschriebenen Streifendichtung 100 im Wesentlichen ähnlich sein und kann die Pralloberplatte 220, die Grundplatte 240 und die Distanzelemente 260 enthalten. Die Pralloberplatte 220 kann eine oder mehrere Prallöffnungen 230 enthalten, und die Grundplatte 240 kann eine oder mehrere Grundplattenöffnungen 250 enthalten. In diesem Beispiel können die Distanzelemente 260 im Wesentlichen feste Wände 420 sein. Die im Wesentlichen festen Wände 420 können weniger elastisch als zum Beispiel die Federelemente 290 und dergleichen sein. Die im Wesentlichen festen Wände 420 können eine beliebige geeignete Grösse, Gestalt oder Konfiguration aufweisen. Die Streifendichtung 410 kann stattdessen ein oder mehrere Federelemente 290 aufweisen, die oben auf der Pralloberplatte 220 positioniert sind. Die im Wesentlichen festen Wände 420 sorgen somit für einen im Wesentlichen konstanten Abstand zwischen der Pralloberplatte 220 und der Grundplatte 240, während die Federelemente 290 einen hohen Druck auf die Pralloberplatte 220 ausüben. Dieser höhere Druck kann einen weiten Abstand der Prallöffnungen 230 ermöglichen, um eine im Wesentlichen gleichmässige Kühlung der Grundplatte 240 zu erzielen. Die Streifendichtung 410 kann eine beliebige geeignete Grösse, Gestalt oder Konfiguration aufweisen. Es können auch andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden.

[0042] Die hierin beschriebenen Streifendichtungen ermöglichen somit eine im Wesentlichen gleichmässige Kühlflussrate, um eine verbesserte Kühlung und eine verlängerte gesamte Dichtungslebensdauer zu erzielen. Ausserdem können die hierin beschriebenen Streifendichtungen eine verbesserte Kühlung bei reduzierten Sekundärströmungen, einem höheren gesamten Maschinenwirkungsgrad und einer reduzierten Wärmeleistung ergeben. Es können verschiedene Konfigurationen von Streifendichtungen hierin gemeinsam verwendet werden. Es können auch andere Arten von Dichtungstechnologien und -techniken hierin verwendet werden. Die Streifendichtungen können Erstausrüstungsteile oder Teil einer Nachrüstmassnahme sein.

[0043] Es sollte offensichtlich sein, dass das vorstehende lediglich bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung und des resultierenden Patentes anbetrifft. Es können verschiedene Veränderungen und Modifikationen durch einen Fachmann auf dem Gebiet daran vorgenommen werden, ohne dass von dem allgemeinem Wesen und Umfang der Erfindung abgewichen wird, wie sie durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.

[0044] Die vorliegende Anmeldung stellt eine Dichtung 100 zur Verwendung zwischen benachbarten Turbinenkomponenten 110, 120 und mit einer Kühlströmung 97 bereit. Die Dichtung 100 kann eine Pralloberplatte 220, eine Grundplatte 240 und ein oder mehrere Distanzelemente 260 dazwischen enthalten. Die Kühlströmung 97 sorgt für eine Kühlung durch die Pralloberplatte 220 hindurch.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0045] <tb>10<SEP>Gasturbine <tb>15<SEP>Verdichter <tb>20<SEP>Luft <tb>25<SEP>Brennkammer <tb>30<SEP>Brennstoff <tb>35<SEP>Verbrennungsgase <tb>40<SEP>Turbine <tb>45<SEP>Welle <tb>50<SEP>Last <tb>55<SEP>Leitschaufel der ersten Stufe <tb>60<SEP>Laufschaufel der ersten Stufe <tb>62<SEP>Mantelring der ersten Stufe <tb>65<SEP>Erste Turbinenstufe <tb>70<SEP>Leitschaufel der zweiten Stufe <tb>75<SEP>Zweite Turbinenstufe <tb>80<SEP>Leitapparat <tb>85<SEP>Achse <tb>90<SEP>Streifendichtun <tb>91<SEP>Erste Komponente <tb>92<SEP>Zweite Komponente <tb>94<SEP>Dichtungsschlitz <tb>97<SEP>KühIströmung <tb>98<SEP>Heissgaspfad <tb>100<SEP>Streifendichtun <tb>110<SEP>Erste Gasturbinenkomponente <tb>120<SEP>Zweite Gasturbinenkomponente <tb>130<SEP>Erster Dichtungsschlitz <tb>140<SEP>Erste Schlitzstirnfläche <tb>150<SEP>Zweiter Dichtungsschlitz <tb>160<SEP>Zweite Schlitzstirnfläche <tb>170<SEP>Schlitzflächenspalt <tb>180<SEP>Oberseite <tb>190<SEP>Unterseite <tb>200<SEP>Erstes Ende <tb>210<SEP>Zweites Ende <tb>220<SEP>Pralloberplatte <tb>230<SEP>Prallöffnungen <tb>240<SEP>Grundplatte <tb>250<SEP>Grundplattenöffnungen <tb>260<SEP>Distanzelemente <tb>270<SEP>Erstes Distanzelement <tb>280<SEP>Zweites Distanzelement <tb>290<SEP>Federelement <tb>300<SEP>Streifendichtung <tb>310<SEP>Grundplattenauslassschlitze <tb>320<SEP>Austrittsöffnung <tb>330<SEP>Konkaver Hohlraum <tb>340<SEP>Streifendichtun <tb>350<SEP>Distanzelementöffnungen <tb>360<SEP>Streifendichtung <tb>370<SEP>Streifendichtung <tb>380<SEP>Massives Element <tb>390<SEP>Streifendichtung <tb>400<SEP>Federklammer <tb>410<SEP>Streifendichtung <tb>420<SEP>Feste Wände

Claims

1. Dichtung (100) zur Verwendung zwischen benachbarten Turbinenkomponenten (110, 120) und mit einer Kühlströmung (97), die aufweist: eine Pralloberplatte (220); eine Grundplatte (240); und ein oder mehrere Distanzelemente (260) dazwischen; wobei die Kühlströmung (97) eine Kühlung durch die Pralloberplatte (220) hindurch erzielt.

2. Dichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Pralloberplatte (220) eine oder mehrere Prallöffnungen (230) darin aufweist; und/oder wobei die Grundplatte (240) eine oder mehrere Grundplattenöffnungen (250) darin aufweist; und/oder wobei die Grundplatte (240) einen massiven Aufbau aufweist.

3. Dichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Grundplatte (240) einen oder mehrere Grundplattenauslass-schlitze (310) aufweist; wobei der eine oder die mehreren Grundplattenauslassschlitze (310) vorzugsweise eine Austrittsöffnung (320) innerhalb eines Hohlraums (330) aufweisen.

4. Dichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eine oder die mehreren Distanzelemente (260) ein erstes Distanzelement (270), das an einem ersten Ende (200) der Dichtung (100) positioniert ist, und ein zweites Distanzelement (280) aufweisen, das an einem zweiten Ende (210) der Dichtung (100) positioniert ist.

5. Dichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eine oder die mehreren Distanzelemente (260) ein Federelement (290) aufweisen; und/oder wobei das eine oder die mehreren Distanzelemente (260) eine «C»-artige Form aufweisen.

6. Dichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eine oder die mehreren Distanzelemente (260) ein Material mit einem anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Pralloberplatte (220) und/oder die Grundplatte (240) aufweisen; und/oder wobei das eine oder die mehreren Distanzelemente (260) eine oder mehrere Distanzelementöffnungen (350) aufweisen.

7. Dichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eine oder die mehreren Distanzelemente (260) ein massives Element (380) aufweisen; oder wobei die Grundplatte (240) und das eine oder die mehreren Distanzelemente (260) ein massives Element aufweisen.

8. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pralloberplatte (220), die Grundplatte (240) und/oder das eine oder die mehreren Distanzelemente (260) ein Federmaterial (400) ganz oder teilweise aufweisen.

9. Verfahren zum Kühlen einer zwischen Turbinenkomponenten (110, 120) positionierten Dichtung (100), das aufweist: Zuführen einer Kühlluftströmung (97) zu der Dichtung (100); Drängen der Kühlluftströmung (97) durch eine oder mehrere Prallöffnungen (230) in der Dichtung (100) hindurch; Prallkühlen der Dichtung (100); und Drängen der Kühlluftströmung (97) aus der Dichtung (100) heraus.

10. Turbine, die eine Streifendichtung (100) zwischen benachbarten Komponenten (110, 120) enthält, wobei die Streifendichtung (100) aufweist: eine Pralloberplatte (220) mit einer oder mehreren Prallöffnungen (230) in dieser; eine Grundplatte (240); ein erstes Distanzelement (270) auf einer ersten Seite der Streifendichtung (100); und ein zweites Distanzelement (280) auf einer zweiten Seite der Streifendichtung (100); wobei eine Kühlströmung (97) eine Kühlung durch die Prallöffnungen (230) der Pralloberplatte (220) hindurch erzielt.