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DE102011054586A1 - Dichtungsanordnung für eine Turbomaschine - Google Patents

Dichtungsanordnung für eine Turbomaschine Download PDF

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Publication number
DE102011054586A1
DE102011054586A1 DE102011054586A DE102011054586A DE102011054586A1 DE 102011054586 A1 DE102011054586 A1 DE 102011054586A1 DE 102011054586 A DE102011054586 A DE 102011054586A DE 102011054586 A DE102011054586 A DE 102011054586A DE 102011054586 A1 DE102011054586 A1 DE 102011054586A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
turbomachine
channel
sealing
sealing arrangement
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102011054586A
Other languages
English (en)
Inventor
Ravi Shankar Venkata Kasibhotla
William Edward Adis
Venkata Siva Jagadeeswararao Anjuri
Anantha Padmanabhan Bhagavatheeswaran
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.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE102011054586A1 publication Critical patent/DE102011054586A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/12Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part
    • F01D11/122Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part with erodable or abradable material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/001Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Eine Dichtungsanordnung (60, 62, 181) einer Turbomaschine (2) enthält mehrere Dichtleisten (80, 81, 82, 83, 183, 184, 185, 200), die konfiguriert und angeordnet sind, um eine Fluidströmung am Hindurchtreten durch einen Kanal (38, 40), der durch ein erstes Element und ein zweites Element definiert ist, zu hindern. Wenigstens eine der mehreren Dichtleisten (80, 81, 82, 83, 183, 184, 185, 200) enthält ein Schaufelelement (124, 144, 154, 160, 187, 188, 189, 234), das konfiguriert und angeordnet ist, um eine Fluidrezirkulationszone an dem Kanal (38, 40) zu schaffen. Die Fluidrezirkulationszone behindert weiter den Fluidfluss durch den Kanal (38, 40).

Description

  • HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
  • Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft das Gebiet von Turbomaschinen und insbesondere eine Dichtungsanordnung, die eine Fluidströmung in einer Turbomaschine behindert.
  • In einer typischen Gasturbinenmaschine empfangen Brennkammern zugeführte Druckluft von einem Verdichterabschnitt und zugeführten Brennstoff. Die Druckluft und der Brennstoff werden miteinander vermischt, um ein brennbares Luft/Brennstoff-Gemisch zu bilden. Das Luft/Brennstoff-Gemisch wird anschließend gezündet und verbrannt, um heiße Gase zu erzeugen, die in einen Turbinenabschnitt geleitet werden. Thermische Energie aus den Heißgasen wird in mechanische Rotationsenergie in dem Turbinenabschnitt umgewandelt.
  • Die Heißgase werden aus der Brennkammer in den Turbinenabschnitt durch einen Übergangskanal oder ein Übergangsstück geleitet. Im Allgemeinen umgibt ein Luftkanal, der Kühlluft von dem Verdichter liefert, das Übergangsstück. Wenn die inneren Flächen nicht richtig abgedichtet sind, können die Heißgase den Turbinenabschnitt umströmen und in den Luftkanal eintreten. Diese Bypass- oder Leckageströmung verrichtet keine Arbeit und stellt somit innere Verluste in der Turbomaschine dar. Die Leckageströmung tritt im Allgemeinen zwischen benachbarten Flächen hindurch, die sich mit variablen Drehzahlen bewegen oder drehen. Mit der Zeit können die Spiele zwischen den Flächen variabler Drehzahl aufgrund eines inneren Reibens, einer Erosion durch Festpartikel, einer Beschädigung durch Fremdobjekte und dergleichen steigen. Derzeit verwenden viele Turbomaschinen Labyrinthdichtungen zwischen den Flächen mit variabler Drehzahl, um die Leckageströmung zu begrenzen. Die Labyrinthdichtungen erzeugen mehrere Barrieren, die die Heißgase deutlich daran beschränken, in die Kühlluftströmung in dem Luftkanal einzutreten.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINGUNG
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält eine Turbomaschinendichtungsanordnung mehrere Dichtleisten, die konfiguriert und angeordnet sind, um eine Fluidströmung daran zu hindern, durch einen Kanal hindurchzutreten, der durch ein erstes Element und ein zweites Element gebildet ist. Wenigstens eine der mehreren Dichtleisten enthält ein Flügel- bzw. Schaufelelement, das konfiguriert und angeordnet ist, um eine Fluidrezirkulationszone an dem Kanal zu erzeugen. Die Fluidrezirkulationszone behindert weiter den Fluidfluss durch den Kanal.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält eine Turbomaschine ein erstes Element, ein zweites Element, das in der Nähe des ersten Elementes angeordnet ist, einen Kanal, der sich zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element erstreckt und durch diese gebildet ist, und eine Dichtungsanordnung, die an einem von dem ersten Element und dem zweiten Element in dem Kanal montiert ist. Die Dichtungsanordnung enthält mehrere Dichtleisten, die sich zu dem anderen von dem ersten Element und dem zweiten Element hin erstrecken. Die mehreren Dichtleisten hindern eine Fluidströmung am Hindurchtreten durch den Kanal. Wenigstens eine der mehreren Dichtleisten enthält ein Schaufelelement, das konfiguriert und angeordnet ist, um eine Fluidrezirkulationszone an dem Kanal zu erzeugen. Die Fluidrezirkulationszone unterdrückt weiter den Fluiddurchfluss durch den Kanal.
  • Diese und weitere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen offenkundiger.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Der Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, ist in den Ansprüchen am Schluss der Beschreibung besonders angegeben und deutlich beansprucht. Das Vorstehende und weitere Merkmale sowie Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlich, in denen zeigen:
  • 1 einen Ausschnitt einer im Querschnitt dargestellten Seitenansicht einer Turbomaschine, die eine Dichtungsanordnung mit einem Schaufelelement enthält, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
  • 2 einen Ausschnitt einer Perspektivansicht der Dichtungsanordnung nach 1, betrachtet von links unten;
  • 3 eine Aufrissansicht der Dichtungsanordnung nach 2;
  • 4 eine Perspektivansicht eines Schaufelelementes der Dichtungsanordnung nach 2;
  • 5 eine Perspektivansicht eines Schaufelelementes gemäß einem weiteren Aspekt der beispielhaften Ausführungsform;
  • 6 eine Perspektivansicht eines Schaufelelementes gemäß einem noch weiteren Aspekt der beispielhaften Ausführungsform;
  • 7 eine Perspektivansicht eines Schaufelelementes gemäß einem noch weiteren Aspekt der beispielhaften Ausführungsform;
  • 8 eine Aufrissansicht einer Dichtungsanordnung gemäß einem weiteren Aspekt der beispielhaften Ausführungsform;
  • 9 eine ebene Ansicht einer unverarbeiteten Dichtleiste gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
  • 10 eine ebene Ansicht der Dichtleiste nach 9 nach der Erzeugung eines Bereiches mit reduzierter Dicke;
  • 11 eine ebene Ansicht der Dichtleiste nach 10 unter Veranschaulichung des zu einem Schwanzabschnitt gebogenen Bereiches mit reduzierter Dicke;
  • 12 eine Seitenansicht der Dichtleiste nach 11, wie sie zu einer gekrümmten Gestalt geformt ist;
  • 13 eine Seitenansicht der Dichtleiste nach 12 nach der Erzeugung eines Spitzenabschnitts mit einer reduzierten Dicke;
  • 14 eine Seitenansicht der Dichtleiste nach 13 unter Veranschaulichung mehrerer Schaufelelemente, die in einer stromaufwärtigen Fläche gebildet sind.
  • Die detaillierte Beschreibung erläutert Ausführungsformen der Erfindung gemeinsam mit Vorteilen und Merkmalen anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Ausdrücke „axial” und „in Axialrichtung”, wie sie in dieser Anmeldung verwendet werden, bezeichnen Richtungen und Orientierungen, die im Wesentlichen parallel zu einer Längs- und Mittelachse einer Turbomaschine verlaufen. Die Ausdrücke „radial” und „in Radialrichtung”, wie sie in dieser Anmeldung verwendet werden, beziehen sich auf Richtungen und Orientierungen, die im Wesentlichen senkrecht zu der Mittel- und Längsachse der Turbomaschine verlaufen. Die Ausdrücke „stromaufwärts” und „stromabwärts”, wie sie in dieser Anmeldung verwendet werden, beziehen sich auf Richtungen und Orientierungen relativ zu einer axialen Strömungsrichtung in Bezug auf die Mittel- und Längsachse der Turbomaschine.
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Turbomaschine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform allgemein bei 2 veranschaulicht. Die Turbomaschine 2 enthält einen Turbinenabschnitt 10, der heiße Verbrennungsgase aus einer kreisringförmigen Anordnung von Brennkammern (nicht veranschaulicht) empfängt. Die Verbrennungsgase treten durch ein Übergangsstück 12 hindurch und strömen entlang eines Heißgaspfades 14 zu einer Anzahl von (nicht gesondert bezeichneten) Turbinenstufen. Jede Turbinenstufe enthält mehrere längs des Umfangs voneinander beabstandete Laufschaufeln und mehrere längs des Umfangs voneinander beabstandete Statorleitschaufeln, die eine ringförmige Anordnung von Leitapparaten bilden. In der veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform enthält die erste Stufe des Turbinenabschnitts 10 mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Laufschaufeln, von denen eine bei 16 angezeigt ist, wobei die Laufschaufeln auf einem Turbinenrotor 18 der ersten Stufe montiert sind, und mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Leitschaufeln, von denen eine bei 20 angezeigt ist. In ähnlicher Weise enthält eine zweite Stufe des Turbinenabschnitts 10 mehrere Laufschaufeln, von denen eine bei 22 angezeigt ist, die auf einem Turbinenrotor 24 der zweiten Stufe montiert sind, und mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Leitschaufeln, von denen eine bei 26 angezeigt ist. Der Turbinenabschnitt 10 ist ferner veranschaulicht, wie er eine dritte Stufe enthält, die mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Laufschaufeln, von denen eine bei 28 angezeigt ist, die an einem Turbinenrotor 30 der dritten Stufe montiert sind, und mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Leitschaufeln, von denen eine bei 32 angezeigt ist, aufweist.
  • An dieser Stelle sollte erkannt werden, dass die Anzahl von Stufen, die in dem Turbinenabschnitt 10 vorhanden sind, variieren kann. Der Turbinenabschnitt 10 enthält ferner mehrere Abstandshalter, von denen zwei bei 34 und 36 angezeigt sind, die zwischen den Turbinenrotoren 18, 24 und 30 der ersten, zweiten und dritten Stufe drehfest montiert sind. Die Abstandshalter 34 und 36 sind in einer Abstandsbeziehung relativ zu Turbinengehäuseelementen 27 und 33 angeordnet, um Kanäle 38 bzw. 40 zu bilden. Schließlich sollte erkannt werden, dass sich Verdichteraustrittsluft in einem Bereich 44 befindet, der radial innen von der ersten Turbinenstufe angeordnet ist, so dass Luft innerhalb des Bereiches 44 unter einem höheren Druck steht als der Druck der entlang des Heißgaspfades 14 strömenden Heißgase. An dieser Stelle sollte verstanden werden, dass die vorstehend beschriebene Struktur der Klarheit wegen angegeben ist. Die beispielhafte Ausführungsform ist auf Dichtungsanordnungen 60 und 62 gerichtet, die in dem Kanal 38 bzw. 40 angeordnet sind. Die Dichtungsanordnungen 60 und 62 bilden Labyrinthdichtungen, die eine Fluidströmung am Hindurchströmen aus dem Heißgaspfad 14 (mit höherem Druck) zu dem Bereich 44 (mit niedrigerem Druck) hindern. Eine Fluidströmung, die die Turbinenstufen umströmt und aus dem Heißgaspfad 14 hindurchtritt, beeinträchtigt in negativer Weise den gesamten Wirkungsgrad der Turbomaschine 2.
  • Da jede Dichtungsanordnung 60, 62 ähnlich ausgebildet ist, wird zur Beschreibung einer Dichtungsanordnung 60 auf die 23 Bezug genommen, wobei zu verstehen ist, dass die Dichtungsanordnung 62 einen entsprechenden Aufbau aufweist. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die Dichtungsanordnung 60 an einer Oberfläche 74 des Abstandshalters 34 montiert. Die Dichtungsanordnung 60 enthält mehrere Dichtleisten 8083, die in entsprechenden mehreren Nuten 8689 montiert sind, die in dem Abstandshalter 34 ausgebildet sind. Die Dichtleisten 8083 werden in den Nuten 8689 durch entsprechende Längen von Dichtungsdraht 9497 gehalten. Die Dichtleiste 81 enthält einen Hauptkörper 104 mit einem ersten oder Schwanzende 106, das sich zu einem zweiten oder auskragenden Ende 107 über einen Zwischenabschnitt 108 erstreckt, um eine erste Länge festzulegen. Bei dieser Anordnung erstreckt sich das zweite Ende 107 in einen ausgesparten, vertieften Bereich 109 hinein, der eine Oberfläche 110 aufweist, die in dem Turbinengehäuseelement 27 ausgebildet ist. Der Hauptkörper 104 ist mit einer ersten Dicke, die sich von dem ersten Ende 106 aus durch den Zwischenabschnitt 108 erstreckt, und einem zweiten oder eine reduzierte Dicke aufweisenden Bereich 113 ausgebildet, der einen Spitzenabschnitt 114 an dem zweiten Ende 107 definiert. Der Hauptkörper 104 ist ferner veranschaulicht, wie er eine stromaufwärtige Fläche 115, die der Fluidströmung in dem Kanal 38 unmittelbar ausgesetzt ist, und eine stromabwärtige Fläche 117 enthält. Wie in größeren Einzelheiten nachstehend erläutert, ist die stromaufwärtige Fläche 115 mit einem Flügel- bzw. Schaufelelement 124 versehen. An dieser Stelle sollte verstanden werden, dass die restlichen Dichtleisten 80 und 8283 einen ähnlichen Aufbau aufweisen. Jedoch sind ausgewählte Dichtleisten, wie beispielsweise die Leisten 80 und 82, mit einer zweiten Länge ausgebildet, die kleiner ist als die erste Länge. Mit der zweiten Länge erstreckt sich die Dichtleiste 82 zu einer Oberfläche 128 des Turbinengehäuses 27 hin. Bei dieser Anordnung definiert die Dichtungsanordnung 60 eine Labyrinthdichtung oder eine Dichtung, die einen gewundenen Strömungspfad durch den Kanal 38 definiert. An dieser Stelle sollte verstanden werden, dass, während das Schaufelelement 124 auf der stromaufwärtigen Fläche 115 veranschaulicht ist, das Schaufelelement 124 auf der stromabwärtigen Fläche 117 oder sowohl auf der stromaufwärtigen Fläche 115 als auch auf der stromabwärtigen Fläche 117 angeordnet sein kann.
  • Wie am besten in 4 veranschaulicht, ist das Schaufelelement 124 mit einem rechteckigen Querschnitt, einschließlich einer ersten Fläche 140 und einer gegenüberliegenden zweite Fläche 141 ausgebildet. Die erste und die zweite Fläche 140 und 141 erzeugen einen im Wesentlichen senkrechten Luftstrom innerhalb des Kanals 38. Insbesondere lenken die erste und die zweite Fläche 140 und 141 die Fluidströmung, die auf die stromaufwärtige Oberfläche 115 der Dichtleisten 8083 auftrifft, in eine Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu dem Kanal 38 ausgerichtet ist. D. h., das Schaufelelement 124 lenkt die Fluidströmung in Richtung auf eine (nicht gesondert bezeichnete) Lücke, die zwischen den Spitzenabschnitten 114 und den Oberflächen 110 und 128 ausgebildet ist, unter Bildung einer Fluidrezirkulationszone. Die Richtung und Position der Fluidrezirkulationszone erzeugt eine Barriere für die in den Kanal 38 strömende Fluidströmung, um die den Durchfluss verhindernde Eigenschaft der Dichtungsanordnung 60 zu verbessern. An dieser Stelle sollte verstanden werden, dass die Dichtungsanordnung 60 Flügel- bzw. Schaufelelemente mit vielfältigen Querschnitten enthalten kann. Z. B. könnte die Dichtungsanordnung 60 ein Schaufelelement enthalten, wie es bei 144 in 5 veranschaulicht ist, das einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweist. Das Schaufelelement 144 enthält eine erste und eine zweite Fläche 146 und 147, die nach außen spitz zusammenlaufen, um die im Wesentlichen senkrechte Luftströmung unter einem breiteren Winkel zu leiten. Die Dichtungsanordnung 60 könnte auch Schaufelelemente enthalten, wie bei 154 in 6 veranschaulicht. Das Schaufelelement 154 enthält einen krummlinigen Querschnitt mit einer ununterbrochenen gekrümmten äußeren Oberfläche 156. Die Dichtungsanordnung 60 kann ferner Schaufelelemente enthalten, wie bei 160 in 7 veranschaulicht. Das Schaufelelement 160 enthält ein krummliniges Profil 162 mit einer ersten und einer zweiten Fläche 164 und 165, die ein Tragflächenprofil definieren. Es sollte erkannt werden, dass die Anzahl, Art, Gestalt und Position der Schaufelelemente nicht nur zwischen verschiedenen Dichtungsanordnungen, sondern je nach verschiedenen Konstruktionsanforderungen/-parametern auch zwischen Dichtleisten in einer bestimmten Dichtungsanordnung variieren können.
  • Es wird nun auf 8 Bezug genommen, um eine Dichtungsanordnung 181 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform zu beschreiben. Die Dichtungsanordnung 181 enthält mehrere Dichtleisten 183158, die jeweils eine im Wesentlichen ähnliche Länge aufweisen. Alle Dichtleisten 183185 enthalten zugehörige Flügel- bzw. Schaufelelemente 187189. In der veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform enthält das Turbinengehäuseelement 27 mehrere Vorsprünge 194196, die entsprechende mehrere vertiefte Bereiche 197199 definieren. Außerdem ist die Oberfläche 128 des Turbinengehäuseelementes 27 mit einer (nicht gesondert bezeichneten) abreibbaren Beschichtung versehen. Bei dieser Einrichtung tragen die (nicht gesondert bezeichneten) Spitzenabschnitte jeder Dichtleiste 183185 eine (nicht veranschaulichte) Nut in der abreibbaren Beschichtung ab, um jegliche Lücken in dem Kanal 38 weiter zu reduzieren. Die Verwendung der abreibbaren Beschichtung in Kombination mit den Schaufelelementen 187189 unterdrückt weiter den Durchgang der Fluidströmung durch den Kanal 38.
  • Es wird nun auf die 914 Bezug genommen, um ein Verfahren zur Erzeugung einer Dichtleiste 200 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zu beschreiben. Es wird eine unverarbeitete Dichtleiste, die einen Hauptkörper 204 aufweist, der ein ersten Ende 206 enthält, das sich bis zu einem zweiten Ende 208 erstreckt, zur Verarbeitung vorbereitet, wie in 9 veranschaulicht. Der Hauptkörper 204 wird positioniert, um eine stromaufwärtige Fläche 210 und eine stromabwärtige Fläche 212 der Dichtleiste auszurichten. An diesem Punkt wird ein Abschnitt 218 des Hauptkörpers 204 in der Nähe des ersten Endes 206 entfernt oder abgetragen, um einen Bereich 220 mit reduzierter Dicke zu erzeugen, wie in 10 veranschaulicht. 11 veranschaulicht den Bereich 220 mit reduzierter Dicke, wie er in einem hinteren bzw. Schwanzbereich 222 gebildet ist. An dieser Stelle sollte verstanden werden, dass die Art des Materials die Notwendigkeit, vor der Formung des Schwanzbereiches 222 den Bereich 222 mit reduzierter Dicke zu erzeugen, bestimmt. Nachdem der Schwanzbereich 222 geformt worden ist, wird der Hauptkörper 204 zu einer gekrümmten Gestalt geformt, die einem Profil beispielsweise eines Abstandshalters 34 entspricht, wie in 12 veranschaulicht. Sobald er geformt ist, wird weiteres Material aus dem Hauptkörper 204 entfernt bzw. abgetragen, um einen Spitzenabschnitt 225 an dem zweiten Ende 208 zu bilden, wie in 13 veranschaulicht. Schließlich wird mehr Material aus mehreren Bereichen, von denen einer bei 228 angezeigt ist, in der stromaufwärtigen Fläche 210 entfernt, um mehrere Schaufelelemente zu formen, von denen eines bei 234 veranschaulicht ist.
  • An dieser Stelle sollte verstanden werden, dass die beispielhaften Ausführungsformen eine Dichtungsanordnung ergeben, die konfiguriert ist, um eine Fluidströmung in einer Turbinenmaschine zwischen bewegbaren Flächen zu verhindern. Die Dichtungsanordnung verhindert eine Fluidströmung durch Erzeugung einer Querstrom- oder Rezirkulationszone an einer oder mehreren Dichtleisten. Die Rezirkulationszone erzeugt eine Barriere an den Spitzenabschnitten der Dichtleisten, die einen Fluidfluss weiter unterbindet. Es sollte ferner erkannt werden, dass, während die Dichtungsanordnung zwischen einem Abstandshalter (einem stationären Element) und einer Schaufel (einem bewegenden Element) angeordnet veranschaulicht ist, die Dichtungsanordnung gemäß der beispielhaften Ausführungsform an Stellen zwischen Oberflächen mit variabler Drehzahl eingebaut sein kann. Ferner kann, obwohl sie veranschaulicht ist, wie sie als eine Packungsdichtung zwischen mit variabler Drehzahl relativ zueinander umlaufenden Flächen wirkt, die Dichtungsanordnung gemäß der beispielhaften Ausführungsform auch dazu verwendet werden, eine Strömung zwischen verschiedenen anderen bewegbaren Flächen, einschließlich Flächen, die sich translatorisch bewegen lassen, Flächen, die sich relativ zu einem stationären Element bewegen lassen, oder Flächen, die mit im Wesentlichen ähnlichen Drehzahlen umlaufen, eingesetzt werden. D. h., die Dichtungsanordnung kann an vielfältigen Stellen eingebaut werden, wozu auch die Verendung als Laufschaufeldichtungen und Zwischenstufendichtungen gehören. Es sollte ferner verstanden werden, dass die Dichtungsanordnung in einem breiten Spektrum von Turbomaschinenmodellen, einschließlich Gasturbinenmaschinen und Dampfturbinenmaschinen, eingebaut werden kann.
  • Während die Erfindung im Einzelnen in Verbindung mit lediglich einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte ohne weiteres verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf derartige offenbarte Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Veränderungen, Modifizierungen, Ersetzungen oder äquivalenten Anordnungen aufzunehmen, die hier vorstehend nicht beschrieben sind, die jedoch dem Rahmen und Umfang der Erfindung entsprechen. Außerdem ist es zu verstehen, dass, während verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, Aspekte der Erfindung lediglich einige von den beschriebenen Ausführungsformen enthalten können. Demgemäß ist die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung beschränkt anzusehen, sondern ist nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkt.
  • Eine Dichtungsanordnung 60, 62, 181 einer Turbomaschine 2 enthält mehrere Dichtleisten 80, 81, 82, 83, 183, 184, 185, 200, die konfiguriert und angeordnet sind, um eine Fluidströmung am Hindurchtreten durch einen Kanal 38, 40, der durch ein erstes Element und ein zweites Element definiert ist, zu hindern. Wenigstens eine der mehreren Dichtleisten 80, 81, 82, 83, 183, 184, 185, 200 enthält ein Schaufelelement 124, 144, 154, 160, 187, 188, 189, 234, das konfiguriert und angeordnet ist, um eine Fluidrezirkulationszone an dem Kanal 38, 40 zu schaffen. Die Fluidrezirkulationszone behindert weiter den Fluidfluss durch den Kanal 38, 40.
  • Bezugszeichenliste
  • 2
    Turbomaschine
    10
    Turbinenabschnitt
    12
    Übergangsstück
    16
    Laufschaufeln der ersten Stufe
    18
    Laufrad der ersten Stufe
    20
    Leitschaufeln der ersten Stufe
    21, 27, 33
    Turbinengehäuseelement
    22
    Laufschaufeln der zweiten Stufe
    24
    Laufrad
    26
    Leitschaufeln der zweiten Stufe
    28
    Laufschaufeln der dritten Stufe
    30
    Laufrad der dritten Stufe
    32
    Leitschaufeln der dritten Stufe
    34, 36
    Abstandshalter
    38, 40
    Kanal
    43, 228
    Bereich (Verdichteraustritt)
    60, 62, 181
    Dichtungsanordnung
    74
    Oberfläche
    80, 81, 82, 83, 183, 184, 185, 200
    Dichtleiste
    86, 87, 88, 89
    Nut
    94, 95, 96, 97
    Dichtungsdraht
    104, 204
    Hauptkörper
    106
    erstes Ende/Schwanzende
    107
    zweites Ende/auskragendes Ende
    108
    Zwischenabschnitt
    109, 197, 198, 199
    vertiefter Bereich
    110, 228
    Oberfläche
    111
    erste Dicke
    113, 220
    Bereich mit reduzierter Dicke
    114, 225
    Spitzenabschnitt
    115, 210
    stromaufwärtige Fläche
    117, 212
    stromabwärtige Fläche
    124, 144, 154, 160, 187, 188, 189, 234
    Schaufelelement
    140, 146, 164
    erste Fläche
    141, 147, 165
    zweite Fläche
    156, 162
    gekrümmte Oberfläche
    166
    Tragflächenprofil
    194, 195, 196
    Vorsprünge
    206
    erstes Ende
    208
    zweites Ende
    218
    Abschnitt
    222, 226
    Schwanzbereich

Claims (9)

  1. Dichtungsanordnung (60, 62, 181) einer Turbomaschine (2), die aufweist: mehrere Dichtleisten (80, 81, 82, 83, 183, 184, 185, 200), die eingerichtet und angeordnet sind, um eine Fluidströmung daran zu hindern, durch einen Kanal (38, 40) zu strömen, der durch ein erstes Element und ein zweites Element definiert ist, wobei wenigstens eine der mehreren Dichtleisten (80, 81, 82, 83, 183, 184, 185, 200) ein Schaufelelement (124, 144, 154, 160, 187, 188, 189, 234) enthält, das eingerichtet und angeordnet ist, um eine Fluidrezirkulationszone an dem Kanal (38, 40) zu erzeugen, wobei die Fluidrezirkulationszone den Fluidfluss durch den Kanal (38, 40) behindert.
  2. Dichtungsanordnung (60, 62, 181) einer Turbomaschine (2) nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine der mehreren Dichtleisten (80, 81, 82, 83, 183, 184, 185, 200) ein erstes Ende (206) enthält, das sich zu einem zweiten Ende (208) über einen Hauptkörper (104, 204) erstreckt, der eine ersten Dicke (111) aufweist, wobei der Hauptkörper (104, 204) eine stromaufwärtige Fläche (115, 210) und eine stromabwärtige Fläche (117, 212) aufweist, wobei das Schaufelelement (124, 144, 154, 160, 187, 188, 189, 234) an wenigstens entweder der stromaufwärtigen Fläche (115, 210) und/oder der stromabwärtigen Fläche (117, 212) angeordnet ist.
  3. Dichtungsanordnung (60, 62, 181) einer Turbomaschine (2) nach Anspruch 2, wobei ein Abschnitt (218) des zweiten Endes (208) der einen der mehreren Dichtleisten (80, 81, 82, 83, 183, 184, 185, 200) einen Bereich (113, 220) mit reduzierter Dicke enthält, der eine Dicke definiert, die kleiner ist als die erste Dicke (111).
  4. Dichtungsanordnung (60, 62, 181) einer Turbomaschine (2) nach Anspruch 2, wobei das Schaufelelement (124, 144, 154, 160, 187, 188, 189, 234) von dem Abschnitt (218) des zweiten Endes (208) der einen der mehreren Dichtleisten (80, 81, 82, 83, 183, 184, 185, 200) beabstandet ist.
  5. Dichtungsanordnung (60, 62, 181) einer Turbomaschine (2) nach Anspruch 1, wobei das Schaufelelement (124, 144, 154, 160, 187, 188, 189, 234) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
  6. Dichtungsanordnung (60, 62, 181) einer Turbomaschine (2) nach Anspruch 1, wobei das Schaufelelement (124, 144, 154, 160, 187, 188, 189, 234) einen krummlinigen (156, 162) Querschnitt aufweist.
  7. Dichtungsanordnung (60, 62, 181) einer Turbomaschine (2) nach Anspruch 6, wobei der krummlinige (156, 162) Querschnitt ein Tragflächenprofil (166) definiert.
  8. Dichtungsanordnung (60, 62, 181) einer Turbomaschine (2) nach Anspruch 1, wobei das erste Element ein stationäres Element ist und das zweite Element ein bewegbares Element ist.
  9. Dichtungsanordnung (60, 62, 181) einer Turbomaschine (2) nach Anspruch 8, wobei das bewegbare Element ein umlaufendes Element ist.
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