EP4488492A1 - Module for a fluid flow machine - Google Patents
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- EP4488492A1 EP4488492A1 EP24180590.2A EP24180590A EP4488492A1 EP 4488492 A1 EP4488492 A1 EP 4488492A1 EP 24180590 A EP24180590 A EP 24180590A EP 4488492 A1 EP4488492 A1 EP 4488492A1
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- wall
- seal
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- 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
- F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
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- F05D2260/31—Retaining bolts or nuts
Definitions
- the present invention relates to a module for a turbomachine.
- the turbomachine can be a jet engine, for example a turbofan engine.
- the turbomachine is divided into a compressor, combustion chamber and turbine.
- the air drawn in is compressed by the compressor and burned in the downstream combustion chamber with added kerosene.
- the resulting hot gas a mixture of combustion gas and air, flows through the downstream turbine and is expanded in the process.
- the turbine also extracts energy from the hot gas in order to drive the compressor.
- the turbine and compressor are usually constructed in several stages, with each stage having a guide vane and a rotor blade ring.
- the present invention relates to a module with a guide vane arrangement and a seal carrier.
- the guide vanes of the guide vane arrangement extend radially between a radially outer outer platform and a radially inner inner platform.
- the seal carrier is arranged radially inside this inner platform and forms part of the so-called inner air seal (IAS).
- IAS inner air seal
- the seal carrier helps to reduce or avoid gas losses, which is advantageous in terms of the efficiency of the turbomachine. As large a portion as possible, or as far as possible all of the fluid or gas, should flow through the gas channel of the turbomachine.
- the present invention is based on the technical problem of specifying a particularly advantageous module for a turbomachine.
- the seal carrier and the guide vane arrangement are mounted relative to one another by means of a first and a second seal carrier wall, for which purpose the seal carrier walls axially delimit an intermediate space into which the guide vane arrangement engages from the radial outside with at least one guide pin.
- the second seal carrier wall is provided in several pieces to the first seal carrier wall, i.e. as a previously separate part it is assembled with the first seal carrier wall and fastened to it. This fastening is implemented with a connecting element, with a sliding body arranged in the intermediate space keeping the seal carrier walls at the defined distance so that they delimit the intermediate space.
- the second seal carrier wall is indeed attached to the first seal carrier wall and thus also to the seal carrier via the sliding body and the connecting element, but is spaced apart from the wall surface of the first seal carrier wall facing in the axial direction and also from the seal carrier itself. Said wall surface of the first seal carrier wall faces the second seal carrier wall, in other words it limits the intermediate space in the axial direction.
- the second seal carrier wall is spaced apart from this wall surface and also from the seal carrier itself, in other words it lies neither on this wall surface nor on the seal carrier itself.
- the spacing can be advantageous, for example, in that it can reduce or avoid axial force input into the connecting element, which can increase the robustness of the multi-part structure or create opportunities for weight reduction.
- the spacing from the seal carrier can reduce or avoid radial force input into it, so it can prevent the seal carrier from tipping, for example.
- the spacing allows a structure to be realized that is advantageous in terms of robustness and tightness, despite the multi-piece seal carrier walls.
- the multi-piece design of the seal carrier walls can be advantageous in terms of production, for example, because, for example, if two seal carrier walls are formed monolithically with the seal carrier and the material is removed, the space between them would have to be exposed by a relatively deep cut. Irrespective of this, the multi-piece design can also open up possibilities in the choice of material or thickness, for example, the second seal carrier wall can be made thinner and in particular in the form of a sheet metal, thus creating scope for weight optimization.
- the seal carrier is designed as one piece with the first seal carrier wall, which in turn can create stability (despite the seal carrier walls being made up of multiple parts).
- the term "one-piece” means that it cannot be separated without destruction, and can therefore generally refer to, for example, two parts connected in a joining process, for example welded together.
- the one-piece design is accompanied by a monolithic design, i.e. the parts in question, e.g. the seal carrier and the first seal carrier wall (or e.g. a seal carrier wall and its axial section/web, see below), are formed from the same uninterrupted, continuous material.
- “monolithic” means an integral design without a material boundary in between.
- the first seal carrier wall and the seal carrier are formed in one piece, preferably monolithically. Since the second seal carrier wall is attached separately and the gap does not have to be taken into account when producing the seal carrier, the monolithic production of the seal carrier and the first seal carrier wall can be simplified, for example by casting. The gap does not have to be created by removing material, for example, in a complex process, see above.
- axial or “axial direction” refers to the longitudinal axis of the module, i.e. the longitudinal axis of the turbomachine.
- This longitudinal axis can, for example, coincide with a rotation axis around which the rotor blades assigned to the guide vane arrangement rotate during operation.
- Ring refers to the radial directions perpendicular to it, pointing away from the longitudinal axis
- rotation or “rotation direction” refer to a rotation around the longitudinal axis.
- Inner and “outer” refer to the radial direction unless expressly stated otherwise, so “inner” is closer to the longitudinal axis than “outer”. If reference is made to an axial section, this refers to a section plane containing the longitudinal axis.
- the seal carrier can, for example, carry a sealing element radially on the inside, which can seal inwards to a sealing structure, such as a sealing tip, which rotates together with the shaft or the rotor blades during operation.
- a sealing structure such as a sealing tip
- a brush seal or a so-called honeycomb seal or, in general terms, a run-in coating can be provided as a sealing element.
- the first seal carrier wall can preferably be formed monolithically with the seal carrier, whereby the two can then form a T-shape in particular when viewed in an axial section (the first seal carrier wall is therefore spaced from the axial ends of the seal carrier).
- the connecting element can generally be a screw or a bolt, for example, but is preferably implemented in the form of a rivet.
- the seal carrier walls can be distributed with several connecting elements (and sliding bodies) attached to each other, and these sliding bodies can in particular form a so-called spoke centering, see below in detail.
- “a” and “an” are to be read as indefinite articles in the context of this disclosure unless expressly stated otherwise and thus always also as “at least one" and "at least one”.
- the first and second seal carrier walls form a contactless labyrinth seal with one another and/or the second seal carrier wall and the seal carrier form a contactless labyrinth seal with one another.
- the first and second seal carrier walls then do not touch one another ("contactless"), but a good sealing effect can still be achieved with the labyrinth seal, for example by (multiple) redirection of a leakage flow.
- This can generally be achieved by an overlap in the axial and/or radial direction, so for example, viewed in an axial section, an axis-perpendicular line can pass through both the first and second seal carrier walls and/or an axis-parallel line can pass through both a seal carrier wall and the seal carrier.
- At least one of the seal carrier walls comprises an axial section that protrudes in the axial direction to the other seal carrier wall and is part of the contactless labyrinth seal or forms it.
- the axial section can delimit an axially extending channel of the labyrinth seal.
- both the first and the second seal carrier wall can each be provided with a corresponding axial section, wherein the axial sections can delimit the axial channel together.
- an "axial section" of the respective seal carrier wall in the context of the labyrinth seal or below in connection with the radial contact, this is preferably formed integrally, in particular monolithically, with the respective seal carrier wall.
- the axial section can be provided in the form of a web, for example have a greater extension in the axial direction than in the radial direction.
- At least one of the seal carrier walls is formed with a step when viewed in an axial section.
- This step can also delimit the labyrinth seal, for example together with an axial section of the other seal carrier wall.
- the above-mentioned axially perpendicular straight line from radially inside to radially outside can, for example, first pass through the step and then through the axial section of the other seal carrier wall, preferably it can then pass through the seal carrier wall with the step again.
- the seal carrier wall with the step can additionally have an axial section which, together with the step, forms an axially oriented U-shape into which the other seal carrier wall engages with an axial section.
- the latter can have a radially extending flank, for example on a step or in particular a radial section that rises radially outwards.
- This flank together with the second seal carrier wall, can delimit the labyrinth seal, i.e. a radially extending channel of the labyrinth seal.
- the radial section can preferably be provided in one piece, in particular monolithically, with the seal carrier, for example as a web that rises radially outwards.
- the second seal carrier wall is spaced apart from the seal carrier and also axially spaced apart from the wall surface of the first seal carrier wall, but it still has radial contact with the first seal carrier wall.
- Ring contact here means that the two are pressed radially against each other, i.e., for example, radial compression increases the contact pressure in the contact surface (whereas radial pulling apart would reduce the contact pressure in the contact surface).
- the contact surface in which the radial contact exists is preferably aligned essentially parallel to the axis, for example not tilted more than 20°, 10° or 5° to the longitudinal axis, preferably actually parallel to the axis. Regardless of these details, there is a contact due to the radial contact, so the seal is achieved by a tight fit between the seal carrier walls. These can be frictionally engaged, but are not, for example, firmly connected to one another, which can reduce mechanical stresses, for example.
- the second seal carrier wall is spaced apart from the seal carrier, and the radial contact is accordingly offset radially outwards compared to the seal carrier.
- This radial offset can be used to reduce the introduction of forces into the seal carrier despite the frictional fit, i.e. to prevent tilting, for example (see above).
- the first seal carrier wall preferably comprises an axial section that projects axially towards the second seal carrier wall, in particular a web formed integrally/monolithically therewith (see above), which forms the radial contact with the second seal carrier wall.
- the axial section is offset radially outwards in relation to the seal carrier.
- the second seal carrier wall can also be designed to be radially shortened, i.e. with its radially inner end directly abutting (sitting, so to speak) on the axial section of the first seal carrier wall.
- the second seal carrier wall also has an axial section, which can in particular be designed as a web provided in one piece/monolithically therewith (see above) and is also offset radially outwards (relative to the seal carrier).
- the axial section of the second seal carrier wall protrudes towards the first seal carrier wall and forms the radial contact with its axial section.
- the axial section of the second seal carrier wall can be arranged radially inside or outside the axial section of the first seal carrier wall, i.e. it can rest against it from the radial inside or radial outside.
- the seal carrier is positioned exclusively by the first seal carrier wall.
- an axially parallel straight line that lies radially outside the seal carrier i.e. no longer passes through the seal carrier
- An axially parallel straight line that lies radially further out, in the area of the gap then naturally passes through both seal carrier walls.
- the seal carrier preferably has no sections that extend/rise radially outwards. Viewed in an axial section, apart from the first seal carrier wall, no sections or similar extend radially outwards from the seal carrier, so the two form a simple T-shape, for example. In other words, preferably only the integral/monolithic first seal carrier wall rises radially outwards from the seal carrier.
- first seal carrier wall is arranged at the front and the second seal carrier wall at the rear, i.e. the first seal carrier wall is upstream and the second is downstream.
- first seal carrier wall is upstream and the second is downstream.
- the sliding body can also be provided monolithically with one of the seal support walls, i.e. the first or in particular the second seal support wall. In a preferred embodiment, however, it is made up of several parts in relation to the seal support walls and the connecting element passes through it axially. The latter is also preferred in the case of a monolithic design, but not mandatory.
- the connecting element which passes through the multi-part sliding body, holds it radially form-fitting between the seal carrier walls, and the sliding body is then additionally clamped axially.
- the second seal carrier wall has a smaller thickness than the first seal carrier wall, so the multiple pieces are used to optimize weight.
- the thicknesses are each considered in an axial section, with an average value being used as a basis in the case of a thickness that varies over the extent of the respective seal carrier wall.
- the second seal carrier wall is made of a sheet metal, which can allow a particularly thin design and/or simple manufacture.
- the sheet metal can generally be segmented in the circumferential direction, i.e. provided in several parts. However, a continuous design in the circumferential direction, i.e. not divided/segmented, is preferred.
- the guide pin with which the guide vane arrangement engages in the intermediate space, extends radially inwards from its inner platform.
- the guide pin preferably rests on the sliding body, i.e. on the circumferential side.
- it encloses the sliding body together with another guide pin, which rests on the opposite side of the sliding body in the direction of rotation. This is therefore held between the guide pins, which is also referred to as a tang ("pincer").
- the guide pins and the sliding body can still slide radially against each other, with several correspondingly held sliding bodies distributed all around, so the arrangement represents a spoke centering.
- the invention also relates to a turbine for a turbomachine, in particular for an aircraft engine, which has a module disclosed here.
- Fig. 1 shows a turbomachine 1 in a schematic view, specifically a jet engine.
- the turbomachine 1 is functionally divided into compressor 1a, combustion chamber 1b and turbine 1c.
- Both the compressor 1a and the turbine 1c are each made up of several stages, each stage consists of a guide vane and a rotor blade ring or comprises a rotor blade ring (axially front or rear).
- a rotor blade ring can be arranged downstream of the associated guide vane ring, provided that the relevant stage comprises a guide vane ring.
- the rotor blades rotate around the longitudinal axis 2.
- Fig. 2 shows a section of the turbine 1c as module 20, again in an axial section.
- a guide vane arrangement 21 with a guide vane blade 21a and an inner platform 21b, as well as a guide pin 21c can be seen.
- the guide vane blade 21a is arranged radially on the outside of the inner platform 21b, the guide pin 21c extends radially inside it into an intermediate space 22.
- This intermediate space 22 is axially delimited between a first, front seal carrier wall 31 and a second, rear seal carrier wall 32.
- the first seal carrier wall 31 is upstream in relation to a flow 15 of the module 20 and the second seal carrier wall 32 is downstream.
- the first seal carrier wall 31 is monolithically formed with a seal carrier 41, the two can be manufactured as a cast part, for example.
- a sealing element 42 for example a honeycomb seal, is provided radially on the inside of the seal carrier 41.
- the sealing element 42 seals against a sealing structure 43, which is only shown schematically as a contour here and rotates together with the shaft during operation.
- the second seal carrier wall 32 is provided in several pieces to the first seal carrier wall 31 and is attached to it via a connecting element 35, in this case a rivet.
- the connecting element 35 passes through a sliding body 36, which holds the seal carrier walls 31, 32 at the defined axial distance.
- the first seal carrier wall 31 has a wall surface 31a facing away from the intermediate space 22, which in this case points upstream, and a wall surface 31b facing the intermediate space 22, which in this case points downstream.
- the second seal carrier wall 32 is spaced apart from the wall surface 31b of the first seal carrier wall 31 in the axial direction 17. There is therefore a gap 24 between the axial section 32.1 of the second seal carrier wall 32, which in the present example forms at its radially inner end, and the first seal carrier wall 31 or wall surface 31b.
- this is comparatively small and therefore cannot be seen in detail in the present illustration. This can be used, for example, to reduce the force introduced into the connecting element 35, see the detail above.
- the second seal carrier wall 32 is also spaced apart from the seal carrier 41, i.e. provided at a distance from it in the radial direction 18. As explained at the beginning, this can prevent, for example, a force being introduced into the seal carrier and thus a tilting.
- the seal carrier walls 31, 32 form a contactless labyrinth seal 25 with one another, in this case through the overlap between the axial section 32.1 of the second seal carrier wall 32 with an axial section 31.1 of the first seal carrier wall 31.
- a relative seal can be achieved with the contactless labyrinth seal 25 by redirecting the leakage flow.
- Figure 3 shows a Figure 2 alternative design, whereby the following illustration primarily emphasizes the differences, which also applies to all other embodiments.
- the same reference numerals designate the same part or parts with the same function and reference is always made to the description of the other figures.
- the second seal carrier wall 32 is spaced apart in the axial direction 17 from the wall surface 31b of the first seal carrier wall 31, so that there is a gap 24 between the wall surface 31b and the axial section 32.1 of the second seal carrier wall 32 (not shown in detail).
- the seal carrier walls 31, 32 in turn form a contactless labyrinth seal 25. Since the axial section 32.1 is smaller than the variant according to Figure 2 is offset further radially inward, it also forms a contactless labyrinth seal 125 with the seal carrier 41, despite the radial gap 26 therebetween.
- the first seal carrier wall 31 is formed with a step 31.2, i.e. viewed in the axial section with an axial offset.
- This step 31.2 forms the contactless labyrinth seal 25 with the axial section 32.1 of the second seal carrier wall 32.
- the first seal carrier wall 31 is additionally formed with an axial section 31.1, which together with the step 31.2 forms a U-shaped recess into which the axial section 32.1 engages.
- a good seal can be achieved in this way.
- the seal carrier walls 31, 32 together form a contactless labyrinth seal 25, namely via the axial section 32.1 of the second seal carrier wall 32. Furthermore, any leakage path is further extended by the contactless labyrinth seal 125 between the seal carrier 41 and the second seal carrier wall 32.
- the seal carrier 41 is formed with a radial section 41.1 that rises radially outwards. The radial section 41.1 does not lie against the second seal carrier wall 32, neither axially nor radially (column not referenced in detail for the sake of clarity).
- both the first seal carrier wall 31 and the second seal carrier wall 32 are each provided with an axial section 31.1, 32.1.
- these axial sections 31.1, 32.1 are not spaced apart from one another, but are provided in a radial contact 65. They therefore lie against one another in the radial direction 18 and thus form a seal 66, whereby a certain relative offset is possible in the axial direction 17. This prevents the introduction of axial forces, whereby a seal is created at the same time with the system.
- the variant according to Figure 7 corresponds in its basic structure to that according to Figure 6 , the seal carrier walls 31, 32 are in radial contact 65 with each other via a respective axial section 31.1, 32.1.
- the second seal carrier wall is made of a sheet metal and the axial section 32.1 is produced by bending a radially inner section accordingly.
- the axial section 32.1 formed from the sheet metal in contrast to Figure 7 not from the radial outside, but from the radial inside on the axial section 31.1 of the first seal carrier wall 31.
- FIG. 8 furthermore, a front and a rear sealing plate 81, 82 are referenced, which are assembled as multi-piece parts to form the seal support walls 31, 32 and are also held together by the connecting element 35.
- the front sealing plate 81 together with the inner platform 21b and an inner platform 85 (only shown schematically as a contour) of the upstream rotor blade arrangement, forms a so-called fish mouth seal 91
- the rear sealing plate 82 together with the inner platform 21b and the inner platform 86 (only shown schematically as a contour) of the downstream rotor blade arrangement, forms a fish mouth seal 92.
- the sealing plates 81, 82 are optional; the module 20 can also be provided without a fish mouth seal or, alternatively, only with a front or a rear sealing plate.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Modul für eine Strömungsmaschine, mit einer Leitschaufelanordnung, einem Dichtungsträger, der radial innerhalb einer Innenplattform der Leitschaufelanordnung angeordnet ist, Dichtungsträgerwänden, nämlich einer ersten und einer zweiten Dichtungsträgerwand, und einem Gleitkörper sowie einem Verbindungselement, wobei die erste Dichtungsträgerwand und der Dichtungsträger einstückig miteinander ausgebildet sind, und wobei die Dichtungsträgerwände relativ zueinander mehrstückig sind und die zweite Dichtungsträgerwand über das Verbindungselement an der ersten Dichtungsträgerwand und dem Dichtungsträger befestigt ist, wobei der Gleitkörper die Dichtungsträgerwände solchermaßen voneinander beabstandet hält, dass sie miteinander axial einen Zwischenraum begrenzen, in welchen die Leitschaufelanordnung mit einem sich nach radial innen erstreckenden Führungszapfen eingreift, wobei die zweite Dichtungsträgerwand von der in Axialrichtung weisenden Wandfläche der ersten Dichtungsträgerwand und von dem Dichtungsträger beabstandet ist. The present invention relates to a module for a turbomachine, with a guide vane arrangement, a seal carrier which is arranged radially within an inner platform of the guide vane arrangement, seal carrier walls, namely a first and a second seal carrier wall, and a sliding body and a connecting element, wherein the first seal carrier wall and the seal carrier are formed integrally with one another, and wherein the seal carrier walls are made up of several pieces relative to one another and the second seal carrier wall is fastened to the first seal carrier wall and the seal carrier via the connecting element, wherein the sliding body keeps the seal carrier walls spaced apart from one another in such a way that they axially delimit an intermediate space in which the guide vane arrangement engages with a guide pin extending radially inwards, wherein the second seal carrier wall is spaced apart from the wall surface of the first seal carrier wall pointing in the axial direction and from the seal carrier.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Modul für eine Strömungsmaschine.The present invention relates to a module for a turbomachine.
Bei der Strömungsmaschine kann es sich bspw. um ein Strahltriebwerk handeln, z. B. um ein Mantelstromtriebwerk. Funktional gliedert sich die Strömungsmaschine in Verdichter, Brennkammer und Turbine. Etwa im Falle des Strahltriebwerks wird angesaugte Luft vom Verdichter komprimiert und in der nachgelagerten Brennkammer mit hinzugemischtem Kerosin verbrannt. Das entstehende Heißgas, eine Mischung aus Verbrennungsgas und Luft, durchströmt die nachgelagerte Turbine und wird dabei expandiert. Dabei entzieht die Turbine dem Heißgas anteilig auch Energie, um den Verdichter anzutreiben. Die Turbine und der Verdichter sind i.d.R. jeweils mehrstufig aufgebaut, wobei eine Stufe jeweils einen Leit- und einen Laufschaufelkranz aufweist.The turbomachine can be a jet engine, for example a turbofan engine. Functionally, the turbomachine is divided into a compressor, combustion chamber and turbine. In the case of a jet engine, for example, the air drawn in is compressed by the compressor and burned in the downstream combustion chamber with added kerosene. The resulting hot gas, a mixture of combustion gas and air, flows through the downstream turbine and is expanded in the process. The turbine also extracts energy from the hot gas in order to drive the compressor. The turbine and compressor are usually constructed in several stages, with each stage having a guide vane and a rotor blade ring.
Die vorliegende Erfindung hat ein Modul mit einer Leitschaufelanordnung und einem Dichtungsträger zum Gegenstand. Die Leitschaufeln der Leitschaufelanordnung erstrecken sich radial zwischen einer radial äußeren Außenplattform und einer radial inneren Innenplattform. Der Dichtungsträger ist radial innerhalb dieser Innenplattform angeordnet, er bildet einen Teil des sogenannten Inner-Air-Seal (IAS). Der Dichtungsträger hilft Gasverluste zu verringern bzw. vermeiden, was den Wirkungsgrad der Strömungsmaschine betreffend von Vorteil ist. Es soll ein möglichst großer Teil bzw. soweit möglich das gesamte Fluid bzw. Gas den Gaskanal der Strömungsmaschine durchströmen.The present invention relates to a module with a guide vane arrangement and a seal carrier. The guide vanes of the guide vane arrangement extend radially between a radially outer outer platform and a radially inner inner platform. The seal carrier is arranged radially inside this inner platform and forms part of the so-called inner air seal (IAS). The seal carrier helps to reduce or avoid gas losses, which is advantageous in terms of the efficiency of the turbomachine. As large a portion as possible, or as far as possible all of the fluid or gas, should flow through the gas channel of the turbomachine.
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein besonders vorteilhaftes Modul für eine Strömungsmaschine anzugeben.The present invention is based on the technical problem of specifying a particularly advantageous module for a turbomachine.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Modul gemäß Anspruch 1 gelöst. Bei diesem sind der Dichtungsträger und die Leitschaufelanordnung mittels einer ersten und einer zweiten Dichtungsträgerwand relativ zueinander montiert, wozu die Dichtungsträgerwände miteinander axial einen Zwischenraum begrenzen, in den die Leitschaufelanordnung von radial außen mit mindestens einem Führungszapfen eingreift. Dabei ist die zweite Dichtungsträgerwand mehrstückig zu der ersten Dichtungsträgerwand vorgesehen, also als zuvor gesondertes Teil mit der ersten Dichtungsträgerwand zusammengesetzt und daran befestigt. Diese Befestigung ist mit einem Verbindungselement realisiert, wobei ein in dem Zwischenraum angeordneter Gleitkörper die Dichtungsträgerwände in dem definierten Abstand hält, sodass diese den Zwischenraum begrenzen.This is achieved according to the invention with a module according to
Die zweite Dichtungsträgerwand ist zwar über den Gleitkörper und das Verbindungselements an der ersten Dichtungsträgerwand und damit auch am Dichtungsträger befestigt, dabei jedoch von der in Axialrichtung weisenden Wandfläche der ersten Dichtungsträgerwand und auch vom Dichtungsträger selbst beabstandet vorgesehen. Besagte Wandfläche der ersten Dichtungsträgerwand ist der zweiten Dichtungsträgerwand zugewandt, begrenzt also in anderen Worten den Zwischenraum in Axialrichtung. Die zweite Dichtungsträgerwand ist zu dieser Wandfläche und auch zum Dichtungsträger selbst beabstandet, liegt also in anderen Worten weder an dieser Wandfläche noch am Dichtungsträger selbst an.The second seal carrier wall is indeed attached to the first seal carrier wall and thus also to the seal carrier via the sliding body and the connecting element, but is spaced apart from the wall surface of the first seal carrier wall facing in the axial direction and also from the seal carrier itself. Said wall surface of the first seal carrier wall faces the second seal carrier wall, in other words it limits the intermediate space in the axial direction. The second seal carrier wall is spaced apart from this wall surface and also from the seal carrier itself, in other words it lies neither on this wall surface nor on the seal carrier itself.
Die Beabstandung kann bspw. dahingehend von Vorteil sein, dass sich damit einerseits ein axialer Krafteintrag in das Verbindungselement verringern bzw. vermeiden lässt, was z. B. die Robustheit des mehrteiligen Aufbaus erhöhen bzw. Möglichkeiten zur Gewichtsreduzierung schaffen kann. Andererseits lässt sich durch die Beabstandung vom Dichtungsträger ein radialer Krafteintrag in diesen verringern bzw. vermeiden, kann also bspw. einem Verkippen des Dichtungsträgers vorgebeugt werden.The spacing can be advantageous, for example, in that it can reduce or avoid axial force input into the connecting element, which can increase the robustness of the multi-part structure or create opportunities for weight reduction. On the other hand, the spacing from the seal carrier can reduce or avoid radial force input into it, so it can prevent the seal carrier from tipping, for example.
Ein solches könnte bspw. durch ein transientes Temperaturverhalten temporär auftreten und dann mitunter dauerhaft Undichtigkeiten zur Folge haben. Zusammengefasst lässt sich mit der Beabstandung trotz der zueinander mehrstückigen Dichtungsträgerwände ein hinsichtlich Robustheit und Dichtigkeit vorteilhafter Aufbau realisieren.This could occur temporarily, for example, due to transient temperature behavior and then sometimes result in permanent leaks. In summary, the spacing allows a structure to be realized that is advantageous in terms of robustness and tightness, despite the multi-piece seal carrier walls.
Die Mehrstückigkeit der Dichtungsträgerwände kann bspw. hinsichtlich der Herstellung von Vorteil sein, weil etwa zum Vergleich bei zwei monolithisch mit dem Dichtungsträger ausgebildeten Dichtungsträgerwänden und einer materialabtragenden Herstellung der Zwischenraum durch einen vergleichsweise tiefen Einstich freigelegt werden müsste. Unabhängig davon kann die Mehrstückigkeit auch Möglichkeiten bei der Materialwahl bzw. -stärke eröffnen, kann die zweite Dichtungsträgerwand nämlich z. B. dünner und insbesondere in Form eines Blechs vorgesehen werden, wird also Spielraum für eine Gewichtsoptimierung geschaffen. Der Dichtungsträger ist einstückig mit der ersten Dichtungsträgerwand vorgesehen, was wiederum Stabilität schaffen kann (trotz der zueinander mehrteiligen Dichtungsträgerwände).The multi-piece design of the seal carrier walls can be advantageous in terms of production, for example, because, for example, if two seal carrier walls are formed monolithically with the seal carrier and the material is removed, the space between them would have to be exposed by a relatively deep cut. Irrespective of this, the multi-piece design can also open up possibilities in the choice of material or thickness, for example, the second seal carrier wall can be made thinner and in particular in the form of a sheet metal, thus creating scope for weight optimization. The seal carrier is designed as one piece with the first seal carrier wall, which in turn can create stability (despite the seal carrier walls being made up of multiple parts).
Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei in der Darstellung der Merkmale nicht immer im Einzelnen zwischen dem Modul und der Strömungsmaschine bzw. entsprechenden Verfahren oder Verwendungen unterschieden wird. Die Offenbarung ist hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen.Preferred embodiments can be found in the dependent claims and the entire disclosure, whereby the presentation of the features does not always distinguish in detail between the module and the turbomachine or corresponding methods or uses. The disclosure is to be read with regard to all claim categories.
Die Angabe "einstückig" meint im Rahmen dieser Offenbarung nicht zerstörungsfrei auftrennbar, kann also im Allgemeinen bspw. auch zwei in einem Fügeprozess verbundene, etwa miteinander verschweißte Teile betreffen. Bevorzugt geht die Einstückigkeit jedoch mit einer monolithischen Ausgestaltung einher, sind die fraglichen Teile, bspw. der Dichtungsträger und die erste Dichtungsträgerwand (oder bspw. auch eine Dichtungsträgerwand und ihr Axialabschnitt/Steg, siehe unten), also aus demselben unterbrechungsfrei durchgehenden Material geformt. In anderen Worten meint "monolithisch" eine integrale Ausgestaltung ohne Materialgrenze dazwischen.In the context of this disclosure, the term "one-piece" means that it cannot be separated without destruction, and can therefore generally refer to, for example, two parts connected in a joining process, for example welded together. Preferably, however, the one-piece design is accompanied by a monolithic design, i.e. the parts in question, e.g. the seal carrier and the first seal carrier wall (or e.g. a seal carrier wall and its axial section/web, see below), are formed from the same uninterrupted, continuous material. In other words, "monolithic" means an integral design without a material boundary in between.
Die erste Dichtungsträgerwand und der Dichtungsträger sind miteinander einstückig, vorzugsweise monolithisch, geformt. Da die zweite Dichtungsträgerwand gesondert angesetzt wird und der Zwischenraum somit nicht bei der Herstellung des Dichtungsträgers berücksichtigt werden muss, kann die monolithische Herstellung von Dichtungsträger und erster Dichtungsträgerwand vereinfacht sein, bspw. durch Guss erfolgen. Der Zwischenraum muss also bspw. nicht aufwendig materialabtragend eingebracht werden, siehe vorne.The first seal carrier wall and the seal carrier are formed in one piece, preferably monolithically. Since the second seal carrier wall is attached separately and the gap does not have to be taken into account when producing the seal carrier, the monolithic production of the seal carrier and the first seal carrier wall can be simplified, for example by casting. The gap does not have to be created by removing material, for example, in a complex process, see above.
Generell beziehen sich im Rahmen dieser Offenbarung "axial" bzw. "Axialrichtung" auf die Längsachse des Moduls, also die Längsachse der Strömungsmaschine. Diese Längsachse kann bspw. mit einer Rotationsachse zusammenfallen, um welche die der Leitschaufelanordnung zugeordneten Laufschaufeln im Betrieb rotieren. "Radial" betrifft die dazu senkrechten, von der Längsachse weg weisenden Radialrichtungen, und der "Umlauf" bzw. die "Umlaufrichtung" beziehen sich auf eine Drehung um die Längsachse. "Innere" und "äußere" beziehen sich ohne ausdrücklich gegenteilige Angabe auf die Radialrichtung, "innen" ist also der Längsachse näher als "außen". Sofern auf einen axialen Schnitt Bezug genommen wird, betrifft dies eine die Längsachse beinhaltende Schnittebene.In general, within the scope of this disclosure, "axial" or "axial direction" refers to the longitudinal axis of the module, i.e. the longitudinal axis of the turbomachine. This longitudinal axis can, for example, coincide with a rotation axis around which the rotor blades assigned to the guide vane arrangement rotate during operation. "Radial" refers to the radial directions perpendicular to it, pointing away from the longitudinal axis, and "rotation" or "rotation direction" refer to a rotation around the longitudinal axis. "Inner" and "outer" refer to the radial direction unless expressly stated otherwise, so "inner" is closer to the longitudinal axis than "outer". If reference is made to an axial section, this refers to a section plane containing the longitudinal axis.
Der Dichtungsträger kann radial innen bspw. ein Dichtungselement tragen, welches nach innen zu einer Dichtstruktur, etwa Dichtspitze, hin dichten kann, die im Betrieb gemeinsam mit der Welle bzw. den Laufschaufeln rotiert. Als Dichtungselement kann z. B. eine Bürstendichtung oder eine sogenannte Honigwabendichtung bzw. in allgemeinen Worten ein Einlaufbelag vorgesehen sein. Wie nachstehend im Detail erläutert, kann die erste Dichtungsträgerwand bevorzugt monolithisch mit dem Dichtungsträger ausgebildet sein, wobei die beiden in einem Axialschnitt betrachtet dann insbesondere eine T-Form bilden können (die erste Dichtungsträgerwand also zu den axialen Enden des Dichtungsträgers beabstandet ist).The seal carrier can, for example, carry a sealing element radially on the inside, which can seal inwards to a sealing structure, such as a sealing tip, which rotates together with the shaft or the rotor blades during operation. A brush seal or a so-called honeycomb seal or, in general terms, a run-in coating can be provided as a sealing element. As explained in detail below, the first seal carrier wall can preferably be formed monolithically with the seal carrier, whereby the two can then form a T-shape in particular when viewed in an axial section (the first seal carrier wall is therefore spaced from the axial ends of the seal carrier).
Bei dem Verbindungselement kann es sich im Allgemeinen bspw. auch um eine Schraube bzw. einen Schraubbolzen handeln, bevorzugt wird es jedoch in Form eines Niets realisiert. Unabhängig davon können die Dichtungsträgerwände über den Umlauf verteilt mit mehreren Verbindungselementen (und Gleitkörpern) aneinander befestigt sein, und diese Gleitkörper können insbesondere eine sog. Speichenzentrierung bilden, siehe unten im Detail. Generell sind "ein" und "eine" im Rahmen dieser Offenbarung ohne ausdrücklich gegenteilige Angabe als unbestimmte Artikel und damit immer auch als "mindestens ein" und "mindestens eine" zu lesen.The connecting element can generally be a screw or a bolt, for example, but is preferably implemented in the form of a rivet. Irrespective of this, the seal carrier walls can be distributed with several connecting elements (and sliding bodies) attached to each other, and these sliding bodies can in particular form a so-called spoke centering, see below in detail. In general, "a" and "an" are to be read as indefinite articles in the context of this disclosure unless expressly stated otherwise and thus always also as "at least one" and "at least one".
In bevorzugter Ausgestaltung bilden die erste und zweite Dichtungsträgerwand miteinander eine kontaktlose Labyrinthdichtung und/oder bilden die zweite Dichtungsträgerwand und der Dichtungsträger miteinander eine kontaktlose Labyrinthdichtung. Die erste und zweite Dichtungsträgerwand berühren sich dann also nicht ("kontaktlos"), dennoch kann mit der Labyrinthdichtung eine gute Dichtwirkung erreicht werden, bspw. durch eine (mehrfache) Umlenkung einer Leckageströmung. Dies lässt sich ganz allgemein durch einen Überlapp in axialer und/oder radialer Richtung erreichen, es kann also bspw. in einem axialen Schnitt betrachtet eine achssenkrechte Linie sowohl die erste als auch die zweite Dichtungsträgerwand durchsetzen und/oder eine achsparallele Linie sowohl eine Dichtungsträgerwand als auch den Dichtungsträger durchsetzen.In a preferred embodiment, the first and second seal carrier walls form a contactless labyrinth seal with one another and/or the second seal carrier wall and the seal carrier form a contactless labyrinth seal with one another. The first and second seal carrier walls then do not touch one another ("contactless"), but a good sealing effect can still be achieved with the labyrinth seal, for example by (multiple) redirection of a leakage flow. This can generally be achieved by an overlap in the axial and/or radial direction, so for example, viewed in an axial section, an axis-perpendicular line can pass through both the first and second seal carrier walls and/or an axis-parallel line can pass through both a seal carrier wall and the seal carrier.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst zumindest eine der Dichtungsträgerwände einen in Axialrichtung zur anderen Dichtungsträgerwand hervorstehenden Axialabschnitt, der Teil der kontaktlosen Labyrinthdichtung ist bzw. diese bildet. In einem axialen Schnitt betrachtet kann der Axialabschnitt einen sich axial erstreckenden Kanal der Labyrinthdichtung begrenzen. Bevorzugt können sowohl die erste also die zweite Dichtungsträgerwand mit jeweils einem entsprechenden Axialabschnitt vorgesehen sein, wobei die Axialabschnitte miteinander den axialen Kanal begrenzen können.According to a preferred embodiment, at least one of the seal carrier walls comprises an axial section that protrudes in the axial direction to the other seal carrier wall and is part of the contactless labyrinth seal or forms it. Viewed in an axial section, the axial section can delimit an axially extending channel of the labyrinth seal. Preferably, both the first and the second seal carrier wall can each be provided with a corresponding axial section, wherein the axial sections can delimit the axial channel together.
Soweit im Kontext der Labyrinthdichtung oder nachstehend in Zusammenhang mit dem radialen Kontakt auf einen "Axialabschnitt" der jeweiligen Dichtungsträgerwand Bezug genommen wird, ist dieser vorzugsweise einstückig, insbesondere monolithisch, mit der jeweiligen Dichtungsträgerwand ausgebildet. In einem axialen Schnitt betrachtet kann der Axialabschnitt in Form eines Stegs vorgesehen sein, bspw. eine in axialer Richtung größere Erstreckung als in radialer Richtung haben.Insofar as reference is made to an "axial section" of the respective seal carrier wall in the context of the labyrinth seal or below in connection with the radial contact, this is preferably formed integrally, in particular monolithically, with the respective seal carrier wall. Viewed in an axial section, the axial section can be provided in the form of a web, for example have a greater extension in the axial direction than in the radial direction.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine der Dichtungsträgerwände in einem axialen Schnitt betrachtet mit einer Stufe geformt. Diese Stufe kann die Labyrinthdichtung mit begrenzen, bspw. gemeinsam mit einem Axialabschnitt der anderen Dichtungsträgerwand. In dem axialen Schnitt betrachtet kann die vorstehend erwähnte achssenkrechten Gerade von radial innen nach radial außen bspw. zunächst die Stufe und dann den Axialabschnitt der anderen Dichtungsträgerwand durchsetzen, bevorzugt kann sie dann nochmals die Dichtungsträgerwand mit der Stufe durchsetzen. In anderen Worten kann die Dichtungsträgerwand mit der Stufe zusätzlich einen Axialabschnitt aufweisen, der gemeinsam mit der Stufe eine axialorientierte U-Form bildet, in welche die andere Dichtungsträgerwand mit einem Axialabschnitt eingreift.According to a preferred embodiment, at least one of the seal carrier walls is formed with a step when viewed in an axial section. This step can also delimit the labyrinth seal, for example together with an axial section of the other seal carrier wall. When viewed in the axial section, the above-mentioned axially perpendicular straight line from radially inside to radially outside can, for example, first pass through the step and then through the axial section of the other seal carrier wall, preferably it can then pass through the seal carrier wall with the step again. In other words, the seal carrier wall with the step can additionally have an axial section which, together with the step, forms an axially oriented U-shape into which the other seal carrier wall engages with an axial section.
Zur Ausbildung der kontaktlosen Labyrinthdichtung zwischen der zweiten Dichtungsträgerwand und dem Dichtungsträger kann dieser eine sich nach radial erstreckende Flanke haben, bspw. an einer Stufe oder insbesondere einem sich nach radial außen erhebenden Radialabschnitt. Diese Flanke kann gemeinsam mit der zweiten Dichtungsträgerwand die Labyrinthdichtung begrenzen, also einen sich radial erstreckenden Kanal der Labyrinthdichtung. Der Radialabschnitt kann bevorzugt einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem Dichtungsträger vorgesehen sein, bspw. als sich nach radial außen erhebender Steg.To form the contactless labyrinth seal between the second seal carrier wall and the seal carrier, the latter can have a radially extending flank, for example on a step or in particular a radial section that rises radially outwards. This flank, together with the second seal carrier wall, can delimit the labyrinth seal, i.e. a radially extending channel of the labyrinth seal. The radial section can preferably be provided in one piece, in particular monolithically, with the seal carrier, for example as a web that rises radially outwards.
Gemäß einer zur kontaktlosen Labyrinthdichtung alternativen Ausführungsform ist die zweite Dichtungsträgerwand zwar vom Dichtungsträger beabstandet und auch zu der Wandfläche der ersten Dichtungsträgerwand axial beabstandet, hat sie aber dennoch einen radialen Kontakt zur ersten Dichtungsträgerwand. "Radialer Kontakt" meint hierbei, dass die beiden radial gegeneinander gedrückt werden, also bspw. ein radiales Zusammenpressen den Anpressdruck in der Kontaktfläche erhöht (wohingegen ein radiales Auseinanderziehen den Anpressdruck in der Kontaktfläche verringern würde).According to an alternative embodiment to the contactless labyrinth seal, the second seal carrier wall is spaced apart from the seal carrier and also axially spaced apart from the wall surface of the first seal carrier wall, but it still has radial contact with the first seal carrier wall. "Radial contact" here means that the two are pressed radially against each other, i.e., for example, radial compression increases the contact pressure in the contact surface (whereas radial pulling apart would reduce the contact pressure in the contact surface).
In einem axialen Schnitt betrachtet ist die Kontaktfläche, in welcher der radiale Kontakt besteht, bevorzugt im Wesentlichen achsparallel ausgerichtet, also bspw. um nicht mehr als 20°, 10° oder 5° zur Längsachse verkippt, bevorzugt tatsächlich achsparallel. Auch unabhängig von diesen Details besteht aufgrund des radialen Kontakts eine Anlage, wird die Dichtung also durch einen Passsitz zwischen den Dichtungsträgerwänden erreicht. Diese können reibschlüssig aneinander anliegen, sind aber z. B. nicht stoffschlüssig miteinander verbunden, was bspw. mechanische Spannungen reduzieren kann.Viewed in an axial section, the contact surface in which the radial contact exists is preferably aligned essentially parallel to the axis, for example not tilted more than 20°, 10° or 5° to the longitudinal axis, preferably actually parallel to the axis. Regardless of these details, there is a contact due to the radial contact, so the seal is achieved by a tight fit between the seal carrier walls. These can be frictionally engaged, but are not, for example, firmly connected to one another, which can reduce mechanical stresses, for example.
Die zweite Dichtungsträgerwand ist zum Dichtungsträger beabstandet, entsprechend ist auch der radiale Kontakt im Vergleich zum Dichtungsträger nach radial außen versetzt. Mit diesem Radialversatz lässt sich trotz der reibschlüssigen Passung ein Kräfteeintrag in den Dichtungsträger verringern, also bspw. einem Verkippen vorbeugen (siehe vorne). Bevorzugt umfasst die erste Dichtungsträgerwand einen axial zur zweiten Dichtungsträgerwand hin vorstehenden Axialabschnitt, insbesondere einstückig/monolithisch damit ausgebildeten Steg (siehe vorne), welcher den radialen Kontakt mit der zweiten Dichtungsträgerwand bildet. Der Axialabschnitt ist bezogen auf den Dichtungsträger nach radial außen versetzt. Im Allgemeinen kann die zweite Dichtungsträgerwand dabei auch radial verkürzt ausgeführt sein, also mit ihrem radial inneren Ende direkt am Axialabschnitt der ersten Dichtungsträgerwand anliegen (gewissermaßen aufsitzen).The second seal carrier wall is spaced apart from the seal carrier, and the radial contact is accordingly offset radially outwards compared to the seal carrier. This radial offset can be used to reduce the introduction of forces into the seal carrier despite the frictional fit, i.e. to prevent tilting, for example (see above). The first seal carrier wall preferably comprises an axial section that projects axially towards the second seal carrier wall, in particular a web formed integrally/monolithically therewith (see above), which forms the radial contact with the second seal carrier wall. The axial section is offset radially outwards in relation to the seal carrier. In general, the second seal carrier wall can also be designed to be radially shortened, i.e. with its radially inner end directly abutting (sitting, so to speak) on the axial section of the first seal carrier wall.
In bevorzugter Ausgestaltung weist jedoch auch die zweite Dichtungsträgerwand einen Axialabschnitt auf, der insbesondere als einstückig/monolithisch damit vorgesehener Steg ausgebildet sein kann (siehe vorne) und ebenfalls nach radial außen versetzt ist (bezogen auf den Dichtungsträger). Der Axialabschnitt der zweiten Dichtungsträgerwand steht zur ersten Dichtungsträgerwand hin hervor und bildet den radialen Kontakt mit deren Axialabschnitt. Dabei kann der Axialabschnitt der zweiten Dichtungsträgerwand radial innerhalb oder außerhalb des Axialabschnitts der ersten Dichtungsträgerwand angeordnet sein, also von radial innen oder radial außen daran anliegen.In a preferred embodiment, however, the second seal carrier wall also has an axial section, which can in particular be designed as a web provided in one piece/monolithically therewith (see above) and is also offset radially outwards (relative to the seal carrier). The axial section of the second seal carrier wall protrudes towards the first seal carrier wall and forms the radial contact with its axial section. The axial section of the second seal carrier wall can be arranged radially inside or outside the axial section of the first seal carrier wall, i.e. it can rest against it from the radial inside or radial outside.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, welche sowohl die kontaktlose Labyrinthdichtung als auch den radialen Kontakt betreffen kann, ist der Dichtungsträger ausschließlich durch die erste Dichtungsträgerwand positioniert. In einem axialen Schnitt betrachtet kann also bspw. eine achsparallele Gerade, die radial außerhalb des Dichtungsträgers liegt (also nicht mehr den Dichtungsträger durchsetzt), ausschließlich die erste Dichtungsträgerwand durchsetzen, also nicht die zweite Dichtungsträgerwand. Eine radial weiter außen, im Bereich des Zwischenraums liegende achsparallele Gerade durchsetzt dann selbstverständlich beide Dichtungsträgerwände. In anderen Worten kann es radial zwischen Dichtungsträger und zweiter Dichtungsträgerwand einen Ringraum geben, in dem ausschließlich die erste Dichtungsträgerwand vorliegt.According to a preferred embodiment, which can relate to both the contactless labyrinth seal and the radial contact, the seal carrier is positioned exclusively by the first seal carrier wall. In an axial Viewed in section, for example, an axially parallel straight line that lies radially outside the seal carrier (i.e. no longer passes through the seal carrier) can only pass through the first seal carrier wall, i.e. not the second seal carrier wall. An axially parallel straight line that lies radially further out, in the area of the gap, then naturally passes through both seal carrier walls. In other words, there can be an annular space radially between the seal carrier and the second seal carrier wall in which only the first seal carrier wall is present.
Bevorzugt weist der Dichtungsträger keine sich nach radial außen erstreckenden/erhebenden Abschnitte auf. In einem axialen Schnitt betrachtet erstrecken sich also bspw. von der ersten Dichtungsträgerwand abgesehen keine Abschnitte o. ä. vom Dichtungsträger weg nach radial außen, bilden die beiden also bspw. eine einfache T-Form. In anderen Worten erhebt sich vom Dichtungsträger weg nach radial außen bevorzugt ausschließlich die damit einstückige/monolithische erste Dichtungsträgerwand.The seal carrier preferably has no sections that extend/rise radially outwards. Viewed in an axial section, apart from the first seal carrier wall, no sections or similar extend radially outwards from the seal carrier, so the two form a simple T-shape, for example. In other words, preferably only the integral/monolithic first seal carrier wall rises radially outwards from the seal carrier.
Bezogen auf eine Durchströmung des Gaskanals des Moduls mit dem Arbeitsgas, welches bspw. die Laufschaufelblätter der Laufschaufelanordnung umströmt, meint "vorne" stromauf und "hinten" stromab. In bevorzugter Ausgestaltung ist die erste Dichtungsträgerwand vorne und die zweite Dichtungsträgerwand hinten angeordnet, also die erste Dichtungsträgerwand stromauf und die zweite stromab. In der vorliegenden Offenbarung wird prinzipiell auf die erste und zweite Dichtungsträgerwand Bezug genommen, wobei "erste" zugleich immer auch auf "vordere" und "zweite" auf "hintere" zu lesen ist.In relation to a flow through the gas channel of the module with the working gas, which flows around the rotor blades of the rotor blade arrangement, for example, "front" means upstream and "back" means downstream. In a preferred embodiment, the first seal carrier wall is arranged at the front and the second seal carrier wall at the rear, i.e. the first seal carrier wall is upstream and the second is downstream. In the present disclosure, reference is made in principle to the first and second seal carrier walls, with "first" always also being read as "front" and "second" as "back".
Im Allgemeinen kann der Gleitkörper bspw. auch monolithisch mit einer der Dichtungsträgerwände vorgesehen sein, also der ersten oder insbesondere zweiten Dichtungsträgerwand. In bevorzugter Ausgestaltung ist er jedoch mehrstückig zu den Dichtungsträgerwänden und durchsetzt ihn das Verbindungselement axial. Letzteres ist auch im Falle einer monolithischen Ausführung bevorzugt, aber nicht zwingend. Das Verbindungselement, das den mehrstückigen Gleitkörper durchsetzt, hält diesen radial formschlüssig zwischen den Dichtungsträgerwänden, und der Gleitkörper wird dann bspw. noch zusätzlich axial geklemmt.In general, the sliding body can also be provided monolithically with one of the seal support walls, i.e. the first or in particular the second seal support wall. In a preferred embodiment, however, it is made up of several parts in relation to the seal support walls and the connecting element passes through it axially. The latter is also preferred in the case of a monolithic design, but not mandatory. The connecting element, which passes through the multi-part sliding body, holds it radially form-fitting between the seal carrier walls, and the sliding body is then additionally clamped axially.
In bevorzugter Ausgestaltung hat die zweite Dichtungsträgerwand eine geringere Dicke als die erste Dichtungsträgerwand, wird also die Mehrstückigkeit zur Gewichtsoptimierung genutzt. Die Dicken werden dabei jeweils in einem axialen Schnitt betrachtet, wobei im Falle einer über die Erstreckung der jeweiligen Dichtungsträgerwand variierenden Dicke ein Mittelwert zugrunde gelegt wird.In a preferred embodiment, the second seal carrier wall has a smaller thickness than the first seal carrier wall, so the multiple pieces are used to optimize weight. The thicknesses are each considered in an axial section, with an average value being used as a basis in the case of a thickness that varies over the extent of the respective seal carrier wall.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Dichtungsträgerwand aus einem Blech gebildet, was eine besonders dünne Ausgestaltung und/oder einfache Herstellung erlauben kann. Das Blech kann im Allgemeinen in Umlaufrichtung segmentiert, also mehrteilig vorgesehen sein. Bevorzugt ist jedoch eine in Umlaufrichtung durchgehende, also nicht geteilte/segmentierte Ausgestaltung.According to a preferred embodiment, the second seal carrier wall is made of a sheet metal, which can allow a particularly thin design and/or simple manufacture. The sheet metal can generally be segmented in the circumferential direction, i.e. provided in several parts. However, a continuous design in the circumferential direction, i.e. not divided/segmented, is preferred.
Der Führungszapfen, mit dem die Leitschaufelanordnung in den Zwischenraum eingreift, erstreckt sich von ihrer Innenplattform nach radial innen. Bezogen auf die Umlaufrichtung liegt der Führungszapfen bevorzugt an dem Gleitkörper an, also umlaufseitig. In bevorzugter Ausgestaltung umschließt er den Gleitkörper gemeinsam mit einem weiteren Führungszapfen, der an der in Umlaufrichtung entgegengesetzten Seite des Gleitkörpers anliegt. Dieser ist also zwischen den Führungszapfen gehalten, was auch als Tang ("Zange") bezeichnet wird. Die Führungszapfen und der Gleitkörper können noch radial aneinander gleiten, wobei es umlaufend verteilt mehrere entsprechend gehaltene Gleitkörper gibt, die Anordnung also eine Speichenzentrierung darstellt.The guide pin, with which the guide vane arrangement engages in the intermediate space, extends radially inwards from its inner platform. In relation to the direction of rotation, the guide pin preferably rests on the sliding body, i.e. on the circumferential side. In a preferred embodiment, it encloses the sliding body together with another guide pin, which rests on the opposite side of the sliding body in the direction of rotation. This is therefore held between the guide pins, which is also referred to as a tang ("pincer"). The guide pins and the sliding body can still slide radially against each other, with several correspondingly held sliding bodies distributed all around, so the arrangement represents a spoke centering.
Die Erfindung betrifft auch eine Turbine für eine Strömungsmaschine, insbesondere für ein Flugtriebwerk, die ein vorliegend offenbartes Modul aufweist.The invention also relates to a turbine for a turbomachine, in particular for an aircraft engine, which has a module disclosed here.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird.In the following, the invention is explained in more detail using an embodiment, whereby the individual features are also described in the context of the independent claims in other combinations may be essential to the invention and no distinction is made in detail between the different claim categories.
Im Einzelnen zeigt
Figur 1- ein Strahltriebwerk in einem Axialschnitt;
- Figur 2
- ein erstes erfindungsgemäßes Modul mit einer Leitschaufelanordnung und einem Dichtungsträger in einem Axialschnitt;
- Figur 3
- ein zweites erfindungsgemäßes Modul mit Leitschaufelanordnung und Dichtungsträger;
- Figur 4
- ein drittes erfindungsgemäßes Modul mit Leitschaufelanordnungen und Dichtungsträger;
- Figur 5
- ein viertes erfindungsgemäßes Modul mit Leitschaufelanordnung und Dichtungsträger;
- Figur 6
- ein fünftes erfindungsgemäßes Modul mit Leitschaufelanordnung und Dichtungsträger;
- Figur 7
- ein sechstes erfindungsgemäßes Modul mit Leitschaufelanordnung und Dichtungsträger.
- Figure 1
- a jet engine in an axial section;
- Figure 2
- a first module according to the invention with a guide vane arrangement and a seal carrier in an axial section;
- Figure 3
- a second module according to the invention with guide vane arrangement and seal carrier;
- Figure 4
- a third module according to the invention with guide vane arrangements and seal carrier;
- Figure 5
- a fourth module according to the invention with guide vane arrangement and seal carrier;
- Figure 6
- a fifth module according to the invention with guide vane arrangement and seal carrier;
- Figure 7
- a sixth module according to the invention with guide vane arrangement and seal carrier.
Die erste Dichtungsträgerwand 31 ist monolithisch mit einem Dichtungsträger 41 ausgebildet, die beiden können bspw. als Gussteil hergestellt sein. An dem Dichtungsträger 41 ist radial innen ein Dichtungselement 42 vorgesehen, bspw. eine Honigwabendichtung. Das Dichtungselement 42 dichtet gegen eine Dichtstruktur 43, die vorliegend nur schematisch als Kontur dargestellt ist und im Betrieb gemeinsam mit der Welle rotiert.The first
Die zweite Dichtungsträgerwand 32 ist mehrstückig zur ersten Dichtungsträgerwand 31 vorgesehen und über ein Verbindungselement 35 daran befestigt, vorliegend einen Niet. Das Verbindungselement 35 durchsetzt einen Gleitkörper 36, der die Dichtungsträgerwände 31, 32 in dem definierten Axialabstand hält. Bezogen auf eine Axialrichtung 17 hat die erste Dichtungsträgerwand 31 eine dem Zwischenraum 22 abgewandte Wandfläche 31a, die vorliegend stromauf weist, sowie eine dem Zwischenraum 22 zugewandte Wandfläche 31b, die vorliegend stromab weist.The second
Die zweite Dichtungsträgerwand 32 ist dabei von der Wandfläche 31b der ersten Dichtungsträgerwand 31 in der Axialrichtung 17 beabstandet. Zwischen dem Axialabschnitt 32.1 der zweiten Dichtungsträgerwand 32, den diese im vorliegenden Beispiel an ihrem radial inneren Ende bildet, und der ersten Dichtungsträgerwand 31 bzw. Wandfläche 31b besteht also ein Spalt 24. Dieser ist jedoch vergleichsweise klein und deshalb in der vorliegenden Darstellung nicht im Detail zu erkennen. Damit lässt sich bspw. ein Krafteintrag in das Verbindungselement 35 reduzieren, siehe vorne im Detail.The second
Ferner ist die zweite Dichtungsträgerwand 32 auch vom Dichtungsträger 41 beabstandet, also in der Radialrichtung 18 in einem Abstand dazu vorgesehen. Dies kann, wie eingangs erläutert, bspw. einem Krafteintrag in den Dichtungsträger und damit einem Verkippen vorbeugen. Dabei bilden die Dichtungsträgerwände 31, 32 miteinander eine kontaktlose Labyrinthdichtung 25, vorliegend durch den Überlapp zwischen dem Axialabschnitt 32.1 der zweiten Dichtungsträgerwand 32 mit einem Axialabschnitt 31.1 der ersten Dichtungsträgerwand 31. Trotz des Spalts 24 zwischen dem Axialabschnitt 31.1 und der der Dichtungsträgerwand 32 sowie des Spalts 24 zwischen dem Axialabschnitt 32.1 und der ersten Dichtungsträgerwand 31 lässt sich mit der kontaktlosen Labyrinthdichtung 25 durch die Umlenkung der Leckageströmung eine Relativabdichtung erreichen.Furthermore, the second
Gleiches gilt für den Axialabschnitt 31.1 der ersten Dichtungsträgerwand 31 mit und die zweite Dichtungsträgerwand 32, auch dort liegt ein Spalt 24 vor. Mit den Axialabschnitten 31.1, 32.1 bilden die Dichtungsträgerwände 31, 32 wiederum eine kontaktlose Labyrinthdichtung 25. Da der Axialabschnitt 32.1 im Vergleich zur Variante gemäß
Bei der Ausführungsform gemäß
Auch bei der Ausführungsform gemäß
Die Ausführungsform gemäß
Die Variante gemäß
Zur Illustration sind in
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