DE102010037048A1 - Zwischenstufen-Dichtungsring - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Anmeldung beschreibt einen Turbinenabschnitt (100). Der Turbinenabschnitt (100) kann ein Paar Rotoren (110, 120), einen Dichtungsring (160), der zwischen dem Paar Rotoren (110, 120) angeordnet ist, sowie eine erste Schweißverbindung (190) an einem ersten Ende (170) des Dichtungsrings (160) und eine zweite Schweißverbindung (195) an einem zweiten Ende (180) des Dichtungsrings (160) enthalten.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein Gasturbinenmaschinen und -flugtriebwerke und betrifft insbesondere einen angeschweißten Zwischenstufen-Dichtungs- und -drehmomentübertragungring.
• HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
• Mehrstufige Turbinen enthalten allgemein eine Abstandshaltevorrichtung und eine Zwischenstufen-Dichtung, die zwischen den Stufen positioniert sind. Die Abstandshaltevorrichtung erhält einen vorbestimmten Abstand zwischen jeder Turbinenstufe aufrecht. Die Zwischenstufen-Dichtung verhindert eine Leckage des durch die vorherige Stufe komprimierten Gases. Insbesondere kann eine Zwischenstufen-Dichtung zwischen zwei umlaufenden Scheiben angeordnet sein und mit einem Turbinenleitapparat zur Schaffung einer Fluiddichtung dazwischen zusammenwirken, um Leckagen durch diese zu verhindern oder zu begrenzen. Flugtriebwerke können ähnliche Konstruktionen verwenden.
• Derartige Zwischenstufendichtungen können jedoch Probleme im Zusammenhang mit der Instandhaltbarkeit und Zuverlässigkeit haben. Zum Beispiel können ungleichmäßige Temperaturverteilungen während des Betriebs zu relativ großen Zugkräften darin führen. Derartige Kräfte können sich auf die Ermüdung während der Lebensdauer auswirken und sogar Risse darin wachsen lassen. Außerdem können bekannte Zwischenstufen-Dichtungen allgemein an den Rotoren oder an sonstigen Stellen mittels Schraubenbolzen oder mechanischen Verbindungseinrichtungen sonstiger Arten angebracht sein. Diese Verbindungen neigen dazu, kompliziert zu sein und das Gewicht des gesamten Turbinensystems zu erhöhen.
• Es besteht somit ein Bedarf nach einer verbesserten Zwischenstufen-Dichtung. Eine derartige Dichtung kann vorzugsweise eine passende Abdichtung eines Gasflusses und Drehmomentübertragung erzielen und dabei leicht einzubauen sein und ein verhältnismäßig geringes Gewicht aufweisen.
• KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Anmeldung beschreibt somit einen Turbinenabschnitt. Der Turbinenabschnitt kann ein Paar von Rotoren, einen zwischen dem Paar Rotoren angeordneten Dichtungsring sowie eine erste Schweißverbindung an einem ersten Ende des Dichtungsrings und eine zweite Schweißverbindung an einem zweiten Ende des Dichtungsrings enthalten.
• Die vorliegende Anmeldung sieht ferner einen Turbinenabschnitt einer Gasturbinenmaschine bzw. eines Gasturbinentriebwerks vor. Der Turbinenabschnitt kann ein Paar von Rotoren, die im Abstand zueinander angeordnet sind, einen Dichtungsring, der zwischen den beiden Rotoren positioniert ist, eine erste Schweißverbindung bzw. Schweißnaht an einem ersten Ende des Dichtungsrings und eine zweite Schweißverbindung bzw. Schweißnaht an einem zweiten Ende des Dichtungsrings sowie eine Anzahl von an dem Dichtungsring angeordneten Zähnen enthalten.
• Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Anmeldung werden für einen Fachmann auf dem Gebiet bei einer Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich, wenn diese in Verbindung mit den verschiedenen Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen gelesen wird.
• KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• 1 zeigt eine schematisierte Ansicht einer Gasturbinenmaschine.
• 2 zeigt eine ebene Seitenansicht eines Teils eines Turbinenabschnitts mit dem Zwischenstufen-Dichtungsring, wie hierin beschrieben.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Indem nun auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Ansichten gleiche Elemente bezeichnen, zeigt 1 eine schematisierte Ansicht einer Gasturbinenmaschine (bzw. eines Gasturbinentriebwerks) 10. Wie bekannt ist, kann die Gasturbinenmaschine 10 einen Verdichter 20 enthalten, um einen ankommenden Luftstrom zu komprimieren. Der Verdichter 20 liefert den komprimierten Luftstrom zu einer Brennkammer 30. Die Brennkammer 30 vermischt den komprimierten Luftstrom mit einem komprimierten Brennstoffstrom und zündet das Gemisch. (Obwohl lediglich eine einzelne Brennkammer 30 veranschaulicht ist, kann die Gasturbinenmaschine eine beliebige Anzahl von Brennkammern 30 enthalten). Die heißen Verbrennungsgase werden wiederum zu einer Turbine 40 geliefert. Die heißen Verbrennungsgase treiben die Turbine 40 an, um so mechanische Arbeit zu erzeugen. Die durch die Turbine 40 erzeugte mechanische Arbeit treibt den Verdichter 20 und eine externe Last 50, wie beispielsweise einen elektrischen Generator und dergleichen, an. Die Gasturbinenmaschine 10 kann Erdgas, verschiedene Arten von Synthesegas und andere Arten von Brennstoffen einsetzen. Die Gasturbinenmaschine 10 kann andere Konfigurationen aufweisen und kann andere Arten von Komponenten darin verwenden.
• 2 zeigt einen Turbinenabschnitt 100, der ein Teil von der vorstehend beschriebenen Turbine 40, einem Flugzeug oder anderen Arten von Vorrichtungen mit umlaufenden Scheiben sein kann. Der Turbinenabschnitt 100 kann eine beliebige Anzahl von Rotorscheiben mit einer ersten Rotorscheibe 110 und einer zweiten Rotorscheibe 120, wie veranschaulicht, enthalten. Die Rotorscheiben 110, 120 sind in einem vorbestimmten Abstand voneinander getrennt angeordnet. Jede der Rotorscheiben 110, 120 trägt eine Turbinenlaufschaufel mit einer ersten Turbinenschaufel 130 und einer zweiten Turbinenschaufel 140, wie veranschaulicht. Ein Stator 150 oder eine ähnliche feststehende Struktur kann zwischen den Turbinenlaufschaufeln. 130, 140 und Teilen der Laufscheiben 110, 120 vorragen. Es können hierin ähnliche Konstruktionen eingesetzt werden.
• Der Turbinenabschnitt 100 kann ferner einen Dichtungsring 160 enthalten, wie er hierin beschrieben ist. Der Dichtungsring 160 kann an seinem ersten Ende 170 an der ersten Rotorscheibe 110 und an seinem zweiten Ende 180 an der zweiten Rotorscheibe 120 befestigt sein. Der Dichtungsring 160 kann an dem ersten Ende 170 mittels einer ersten Schweißverbindung bzw. -naht 190 und an dem zweiten Ende 180 mittels einer zweiten Schweißverbindung bzw. -naht 195 befestigt sein. Es können andere Arten von Verbindungsmitteln hierin verwendet werden. Die Schweißnähte 190, 195 können kontinuierlich, durchlaufend oder intermittierend, unterbrochen sein. Der Dichtungsring 160 kann eine beliebige Anzahl von Labyrinthzähnen 200 oder ähnlichen Arten von Dichtungen enthalten. Die Labyrinthzähne 200 können derart positioniert sein, dass sie dem Stator 150 gegenüberliegen. Es kann eine beliebige Anzahl von Labyrinthzähnen 200 verwendet werden. Die Labyrinthzähne 200 können eine beliebige gewünschte Größe oder Gestalt haben.
• Im Einsatz verhindert der Dichtungsring 160 hinreichend eine Leckage durch die Verwendung der Labyrinthzähne 200. Der Dichtungsring 160 selbst überträgt auch Drehmoment durch ihn. Die Verwendung der Schweißverbindungen 190, 195 beseitigt die Muttern und Bolzen, wie sie in bekannten Konstruktionen eingesetzt werden, um so eine leichtgewichtige Konstruktion zu erschaffen. Der Dichtungsring 160 beseitigt ferner die Verwendung des Abstandshalters, um so die Kosten und das Gewicht der gesamten Turbine 40 weiter zu reduzieren. Ferner können somit Dichtungsverlagerungen auf ein Minimum reduziert werden, um so ein besseres Abstandsmaß zu erzielen. Die Gesamtkosten können angesichts der Verwendung wenigerer Bauteile in gleicher Weise reduziert werden. Der Dichtungsring 160 kann zwischen einer beliebigen Art umlaufender Teile eingesetzt werden.
• Es sollte offensichtlich sein, dass das Vorstehende lediglich bestimmte Ausführungsformen des vorliegenden Anmeldegegenstandes anbetrifft und dass zahlreiche Veränderungen und Modifikationen daran durch einen Fachmann auf diesem Gebiet vorgenommen werden können, ohne dass von dem allgemeinem Rahmen und Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert ist, und deren Äquivalenten abgewichen wird.
• Die vorliegende Anmeldung beschreibt einen Turbinenabschnitt 100. Der Turbinenabschnitt 100 kann ein Paar Rotoren 110, 120, einen Dichtungsring 160, der zwischen dem Paar Rotoren 110, 120 angeordnet ist, sowie eine erste Schweißverbindung 190 an einem ersten Ende 170 des Dichtungsrings 160 und eine zweite Schweißverbindung 195 an einem zweiten Ende 180 des Dichtungsrings 160 enthalten.
• Bezugszeichenliste

10

Gasturbinenmaschine

20

Verdichter

30

Brennkammer

40

Turbine

50

externe Last

100

Turbinenabschnitt

110

erster Rotor

120

zweiter Rotor

130

erste Laufschaufel

140

zweite Laufschaufel

150

Statur

160

Dichtungsring

170

erstes Ende

180

zweites Ende

190

erste Schweißverbindung, -naht

195

zweite Schweißverbindung, -naht

200

Zähne

Claims (8)

1. Turbinenabschnitt (100), der aufweist: ein Paar von Rotoren (110, 120); einen Dichtungsring (160), der zwischen dem Paar Rotoren (110, 120) angeordnet ist; und eine erste Schweißverbindung (190) an einem ersten Ende (170) des Dichtungsrings (160) und eine zweite Schweißverbindung (195) an einem zweiten Ende (180) des Dichtungsrings (160).
2. Turbinenabschnitt nach Anspruch 1, der ferner ein Paar Turbinenlaufschaufeln (130, 140) aufweist, die an dem Paar Rotoren (110, 120) angebracht sind.
3. Turbinenabschnitt (100) nach Anspruch 1, der ferner einen Statur (150) aufweist, der zwischen dem Paar Rotoren (110, 120) angeordnet ist.
4. Turbinenabschnitt (100) nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Schweißverbindung (190, 195) eine durchlaufende Schweißnaht (190) aufweisen.
5. Turbinenabschnitt (100) nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Schweißverbindung (190, 195) eine unterbrochene Schweißnaht (190) aufweisen.
6. Turbinenabschnitt (100) nach Anspruch 1, wobei der Dichtungsring (160) mehrere Zähne (200) aufweist.
7. Turbinenabschnitt (100) nach Anspruch 6, wobei die mehreren Zähne (200) mehrere Labyrinthzähne (200) aufweisen.
8. Turbinenabschnitt (100) nach Anspruch 1, wobei der Dichtungsring (160) Drehmoment zwischen dem Paar Rotoren (110, 120) überträgt.

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