DE10209009C1 - Turbomaschinen-Radialdichtung - Google Patents
Turbomaschinen-RadialdichtungInfo
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Abstract
Beschrieben wird eine Turbomaschinen-Radialdichtung, die aus einer Anzahl von radial verstellbaren Dichtsegmenten mit mindestens zwei Dichtspitzen aufgebaut ist. DOLLAR A Die Dichtsegmente werden dabei frei beweglich in den stehenden Bauteilen gelagert und die stromauf liegenden Dichtspitzen mit größeren Strömungsquerschnitten als die stromab liegenden Dichtspitzen versehen. Dadurch kann ein entgegengesetzt zur Spaltweite verlaufender Druck in den Dichtungskammern zwischen den Dichtspitzen erzeugt werden, der dazu ausgenutzt wird, die Dichtsegmente selbsteinstellend zu positionieren.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Turbomaschinen-Radialdichtung
zwischen stehenden und rotierenden Bauteilen, die aus einer Anzahl
von radial verstellbaren Dichtsegmenten mit mindestens zwei Dichtspit
zen aufgebaut ist. Solche Radialdichtungen dienen zur Verringerung des
verlustbehafteten Fluidstroms zwischen den stehenden und rotierenden
Bauteilen von Turbomaschinen. Wegen der hohen Relativgeschwindig
keiten wird zwischen den genannten Bauteilen meistens ein Spalt ange
ordnet, über den ein für die Energieumsetzung in der Turbomaschine
nachteiliger Spaltstrom fließt. Für einen sicheren Dauerbetrieb muss der
Spalt bei unterschiedlichen Verformungen der Bauteile durch wechseln
de Temperaturen und Spannungen insbesondere auch bei instationären
Vorgängen erhalten bleiben. Solche instationären Vorgänge treten tran
sient beim Übergang von einem Lastzustand zu einem anderen oder
dynamisch bei Schwingungsvorgängen bzw. bei Fahr- oder Flugmanö
vern auf. Ohne besondere Maßnahmen führt die Forderung auf Erhalt
des Spaltes wegen der bei transienten und dynamischen Vorgängen
auftretenden großen Verformungen häufig zu ungünstig großen Spalt
weiten während des überwiegend stationären Betriebs. Daher werden
seit langem Maßnahmen ergriffen, mit denen die Spaltweiten den Wär
meausdehnungsvorgängen und auch den Verformungen durch Span
nungen angepasst werden.
Eine verbreitete Maßnahme ist die Beaufschlagung des Turbomaschi
nengehäuses durch von außen auf das Gehäuse geblasenes heißes
oder kaltes Fluid, um damit thermisch über eine Änderung der Gehäu
sedurchmesser eine Spalteinstellung zu erreichen. Diese Methode ist in
der Patentschrift US 4 019 320 und zahlreichen weiteren Patentschriften
behandelt. Hauptsächlich lässt sich dadurch eine Anpassung an die bei
den verschiedenen Lastzuständen unterschiedlichen Wärmedehnungen
erreichen und ein Anstreifen der Bauteile bei transienten Vorgängen
vermeiden. Nachteilig ist jedoch die Zeitdauer der Durchmesserände
rungen, so dass diese Maßnahme bei den spannungs- und schwin
gungsbedingten schnellen Verformungen weitgehend versagt.
Verschiedene andere Lösungen werden vorgeschlagen, um durch die
Konstruktionsgestaltung mechanisch die Durchmesser der stehenden
Dichtungsbauteile und dadurch die Spaltweite zu ändern. So wird z. B.
nach der Patentschrift GB 20 24 336 der Außenring über den Lauf
schaufeldeckbändern konisch ausgeführt und der Spalt durch eine Axi
alverschiebung dieses Ringes eingestellt, wobei die Verschiebung über
Hebel oder einen abhängig vom gemessenen Spalt mit Druck beauf
schlagten Aktuator erfolgt.
Aus der US 5 018 942 ist eine Radialdichtung der eingangs erwähnten
Art bekannt, bei der segmentierte Dichtelemente mit Hilfe von Gewinden
oder Kurvenbahnen zur Spalteinstellung radial verschoben werden. Die
segmentierte Ausführung der Dichtelemente ermöglicht ausreichend
große Verstellwege, und mit der mechanischen Betätigung kann der
Spalt schneller eingestellt werden als bei der thermischen Durchmes
seränderung. Allerdings ist nach diesem Vorschlag ein erheblicher Bau
aufwand erforderlich.
Eine weitere Methode, wie sie z. B. in der Patentschrift US 4 247 247
verwendet wird, besteht in der direkten Beaufschlagung von Bauteilen
durch ein unter Druck stehendes Fluid, wodurch die Bauteile verformt
oder verschoben und dadurch der Spalt verändert wird. Die Druckaufga
be kann über Organe erfolgen, die abhängig vom Betriebszustand ge
steuert werden, wie es z. B. in der Patentschrift JP 82 84 609 dargestellt
ist. Mit einer Messung der Spaltweite und einem die Spaltweite als Re
gelgröße verwendenden geschlossenen Regelkreis arbeitet die Patent
schrift GB 20 63 374. Dabei erfolgt die Messung des Spaltes pneuma
tisch und das gewonnene Drucksignal für die Spaltweite wird über
pneumatische Verstärker geleitet und auf einen Aktuator gegeben, der
die Laufschaufelabdeckung betätigt. Damit ist auch eine schnelle Spalt
einstellung möglich. Auch bei diesen Methoden ist für die Spalteinstel
lung ein großer Aufwand notwendig. Direkt das Arbeitsfluid der Turbo
maschine wird nach der Patentschrift US 5 456 576 bei frei endenden
Turbomaschinenschaufeln verwendet. Dabei wird das Schaufelende
schräg ausgeführt, so dass sich zwischen dem Schaufelende und dem
gegenüberliegenden Deckband ein von der Spaltweite abhängiger Druck
einstellt. Abhängig von diesem Druck wird das elastisch angeordnete
Deckband bewegt und damit der Spalt selbsttätig eingestellt. Diese Lö
sung lässt sich jedoch für Schaufeln mit Deckband nicht anwenden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radialdichtung der ein
gangs genannten Art so auszubilden, dass der Bauaufwand und der
Aufwand zur schnellen Einstellung der Spaltweite verringert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgesehen, dass die
Dichtsegmente frei beweglich in den stehenden Bauteilen oder - bei
Turbomaschinen mit konstanter Drehzahl - auch an den rotierenden
Bauteilen gelagert sind und die stromauf liegenden Dichtspitzen mit größe
ren Strömungsquerschnitten als die stromab liegenden Dichtspitzen zur Erzeugung eines bei zunehmender
Spaltweite abfallenden Druckes in den Dichtungskammern und bei abnehmender Spalt
weite ansteigenden Druckes in den Dichtungskammern zwischen
den Dichtspitzen versehen sind, so dass der so erzeugte Druck in den Dich
tungskammern die Dichtsegmente selbsteinstellend auf eine im Kräftegleichge
wicht befindliche Spaltweite positioniert.
Die hier vorgestellte Erfindung ermöglicht bei Dichtungen mit mindes
tens zwei in Durchströmrichtung hintereinander liegenden Dichtspitzen,
die somit eine dazwischenliegende Dichtungskammer bilden, eine
schnelle, selbsttätige Spalteinstellung unter Nutzung des über die Dich
tung hinweg wirkenden Druckgefälles, ohne dass für die Betätigung die
Energie eines Hilfsfluids oder sonstige von außen zugeführte Energie
erforderlich ist. Die für die Anwendung der Erfindung geeigneten Dich
tungskonfigurationen liegen außer bei Wellendurchführungen und Aus
gleichskolben insbesondere bei Laufschaufeln mit außen angeordneten
Deckbändern und bei Leitschaufeln mit innen angeordneten Deckbän
dern oder Leitschaufelböden vor.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der
Zeichnung dargestellt ist, in folgenden erklärt:
Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Dichtungsanordnung mit zwei
Dichtspitzen bei einer Turbine mit Laufschaufeldeckband,
Fig. 2 die Dichtungsanordnung nach Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II
in der Hauptdurchströmungsrichtung der Turbine gesehen,
Fig. 3 den Schnitt durch die Dichtungsanordnung der Fig. 1 in Rich
tung der Pfeile III-III gesehen,
Fig. 4 die vergrößerte Darstellung des Details IV in Fig. 1,
Fig. 5 die vergrößerte Darstellung des Details V in Fig. 1 und
Fig. 6 eine diagrammartige Darstellung der Abhängigkeit der Rück
stellkraft von der Spaltweite bei der Dichtungsanordnung nach
den Fig. 1 bis 5.
In Fig. 1 ist gegenüber der Laufschaufel 1 mit ihrem Deckband 2 ein
Dichtsegment 3 mit seinen Dichtspitzen 4 und 5 angeordnet. Fig. 2 zeigt
ein Dichtsegment 3 und zwei angrenzende Dichtsegmente 3. In Fig. 1
sind die dahinter liegenden Dichtsegmente der Übersichtlichkeit wegen
nicht dargestellt. Zusammen bilden die einzelnen Dichtsegmente einen
über den ganzen Umfang sich erstreckenden Dichtring. Dabei sind die
einzelnen Dichtsegmente zunächst als gerade Bauteile hergestellt, an
den Grenzflächen zu benachbarten Dichtsegmenten keilförmig ausge
führt und nur auf der Innenfläche dem Laufschaufeldeckband rotations
symmetrisch angepasst. An den Keilflächen zwischen den einzelnen
Dichtsegmenten befindet sich ein Spalt, so dass die einzelnen Dicht
segmente sich nicht berühren. Mit seinen Parallellenkern 6 und 7 stützt
sich jedes Dichtsegment 3 auf seinen Träger 8, der in der stehenden
Struktur 9 der Turbine befestigt ist. In Fig. 4 ist die Abstützung vergrö
ßert dargestellt.
Im Betrieb drückt der über die Dichtung wirkende Differenzdruck Pi - p2
das Dichtsegment gegen seinen Träger. Zusätzlich wirkt die Kraft der
Zugfeder 10, die auch im Stillstand der Turbine das Dichtsegment gegen
die Parallellenker und den Träger positioniert. Während die Lage des
Dichtsegments so in Achsrichtung der Turbine festgelegt ist, kann das
Dichtsegment senkrecht dazu in radialer Richtung bewegt werden, in
dem die Parallellenker in den Bahnen 11 von Dichtsegment 3 und Trä
ger 8 abrollen. Zur Vermeidung größerer Leckströme zwischen Dicht
segment und stehenden Bauteilen ist die Seitendichtung 12 vorhanden.
Um das Dichtsegment genau radial zu bewegen und damit Radialkom
ponenten aus den auf das Dichtsegment wirkenden Axialkräften zu ver
meiden sowie um einen engen Spalt an der Seitendichtung 12 zu er
möglichen, sind die Lenkerabrollflächen 6a, 7a oder die Bahnen 11 an
Dichtsegment 3 und Träger 8 konturiert ausgeführt, z. B. entsprechend
Fig. 4 beim Parallellenker zylindrisch mit der Lenkerlänge als Durch
messer und ebenen Bahnen in Dichtsegment und Träger. Die Positionie
rung der Dichtsegmente in Umfangsrichtung erfolgt durch Führungsstifte
13 im Dichtsegment und im Träger, die in Aussparungen 14 der Parallel
lenker greifen, wie Fig. 5 zeigt.
Die radiale Position des Dichtsegments und damit die Spaltweite erge
ben sich aus den auf das Dichtsegment wirkenden Radialkräften. Bis zur
Bezugslinie B (Fig. 1) an der Seitendichtung wirkt auf die Außenkontur
des Dichtsegments mit Kraftwirkung nach innen der höhere Druck p1 vor
der Dichtung, während nach der Bezugslinie B der niedrigere Druck p2
nach der Dichtung vorhanden ist. Diesen Kräften nach innen ist die
durch den Kammerdruck pk in der Dichtungskammer 15 entstehende
Kraft entgegengerichtet, wobei die Dichtungskammer vom Laufschaufel
deckband 2 und dem Dichtsegment 3 mit seinen beiden Dichtspitzen 4
und 5 sowie den einen Druckausgleich in Umfangsrichtung hemmenden
Dichtrippen 16 und 17 gebildet wird. Außerdem wirken nach außen die
Kräfte, die im Keilspalt zwischen den einzelnen Dichtsegmenten durch
den dort vorhandenen Druck entstehen, sowie die Radialkomponente
der Kraft der Feder 10. Die Druckkräfte müssen nun so eingestellt wer
den, dass sich eine geeignete kleine Spaltweite zwischen Dichtsegment
3 und Deckband 2 ergibt. Neben einer, bei der Auslegung passend vor
genommenen axialen Positionierung des Seitenspaltes und damit der
Bezugslinie B dient dazu ein mit abnehmendem Spalt ansteigender
Kammerdruck pk und mit zunehmendem Spalt abfallender Kammerdruck
pk in der Dichtungskammer 15, der erfindungsgemäß durch einen gezielt
größer ausgeführten Strömungsquerschnitt an der zuerst umströmten
Dichtspitze 4 im Vergleich mit der danach umströmten Dichtspitze 5 er
zielt wird. Bei der beispielhaft gewählten Ausführung wird die größere
Strömungsquerschnitt an der Dichtspitze 4 durch die Strömungskanäle
18 geschaffen. Verändert sich die Spaltweite, so ändert sich der Strö
mungsquerschnitt an den beiden Dichtspitzen 4 und 5 um den gleichen
Betrag. Wegen des gezielt größer ausgeführten Strömungsquerschnitts
an der Dichtspitze 4 ist dort aber die relative Änderung geringer, so dass
das Verhältnis der Strömungsquerschnitte an den beiden Dichtspitzen
sich ändert.
Verringert sich die Spaltweite, so nimmt das Verhältnis gebildet aus dem
Strömungsquerschnitt an der Dichtspitze 4 bezogen auf denjenigen der
Dichtspitze 5 zu. Dadurch wird die Druckabsenkung an der Dichtspitze 4
kleiner und an der Dichtspitze 5 größer. Der Kammerdruck pk in der
Dichtungskammer 15 und die durch diesen Druck erzeugte Radialkraft
nach außen steigen also, wodurch das Dichtsegment nach außen be
wegt wird und die Spaltweite wieder zunimmt. Im Grenzfall der gegen
Null gehenden Spaltweite würde der Strömungsquerschnitt an der
Dichtspitze 5 ebenfalls gegen Null gehen, während an der Dichtspitze 4
noch der Strömungsquerschnitt der Strömungskanäle 18 vorhanden wä
re. Dadurch würde sich in der Dichtungskammer 15 der volle Druck p1
einstellen. Umgekehrt verhält es sich bei einer Vergrößerung der Spalt
weite. Bei großen Spalten nähert sich der Kammerdruck dem Wert, der
sich ohne die Kanäle 18 einstellt und der niedriger ist als der durch die
axiale Positionierung der Seitenspaltdichtung 12 bei der Auslegung fest
gelegte Wert. Dadurch entsteht bei der Auslenkung des Dichtsegments
gegenüber der Auslegungsposition nach innen oder außen jeweils eine
Rückstellkraft, bis sich das Dichtsegment wieder in seiner Ausgangspo
sition im Gleichgewicht befindet. Sofern Rotor- oder Gehäuseverfor
mungen auftreten, folgt das Dichtsegment selbsteinstellend diesen Ver
formungen, so dass die Spaltweite erhalten bleibt. Die Abhängigkeit der
Rückstellkraft von der Spaltweite zeigt mit bezogenen Größen Fig. 6 für
die beispielhaft hier beschriebene Ausführung.
Grundsätzlich führen die zusätzlichen Strömungsquerschnitte der Kanä
le 18 zwar zu einem zusätzlichen Verluststrom, der aber klein ist ge
messen an der hier erzielten Verringerung des Stromes über die Spalte
zwischen dem Deckbank 2 und den Dichtspitzen 4 und 5 bei den erfin
dungsgemäß möglichen kleinen Spalten. Entsprechendes gilt auch für
den Strom durch die mit kleiner Spatweite ausführbare Seitenspaltdich
tung 12 und die Ströme zwischen den Keilflächen der einzelnen Dicht
segmente 3. Die zwischen den Keilflächen erforderlichen Spalte erge
ben sich aus der zu erwartenden innersten Lage der Dichtsegmente. Die
Ströme durch diese Spalte lassen sich durch im Turbomaschinenbau
gebräuchliche Verkammerungen zusätzlich verringern.
Bei der Auslegung sind die Auslegungswerte der Spaltweite und des
Kammerdrucks festzulegen. Eine Begrenzung der Spaltweite nach unten
ist z. B. durch zu berücksichtigende Fertigungstoleranzen gegeben, so
fern eine Spaltüberbrückung auch während des Einlaufens der Turbine
nicht zugelassen wird. Der Kammerdruck pk ist zwischen dem Druck P1
und dem Kammerdruck zu wählen, der sich ohne die Kanäle 18 ergeben
würde. Ein nahe dem zuletzt genannten unteren Grenzwert gewählter
Kammerdruck pk führt einerseits zu kleinen Querschnitten der Kanäle 18
und damit zu kleinen zusätzlichen Verlustströmen, andererseits aber zu
niedrigen Schließkräften bei über die Gleichgewichtslage hinaus geöff
neten Dichtsegmenten. Außerdem wirken sich bei kleinen Querschnitten
der Kanäle 18 Unterschiede in den Spaltweiten an den beiden Dichtspit
zen 4 und 5, wie sie z. B. durch Fertigungstoleranzen entstehen können,
stark auf die für radiales Gleichgewicht des Dichtsegments erforderliche
Öffnung aus. Ein nahe am oberen Grenzwert p1 gewählter Kammerdruck
pk führt zu großen Querschnitten der Kanäle 18 und damit zu erhöhten
Verlusten sowie zu kleinen Öffnungskräften bei über die Gleichgewichts
lage hinaus geschlossenen Dichtsegmenten.
Bei wechselnden Betriebsbedingungen und dadurch unterschiedlichen
Betriebsdrücken kann sich die Gleichgewichtslage verändern. Wenn das
Druckverhältnis p2/p1 erhalten bleibt, so stellt sich bei gleicher Spaltweite
auch der Kammerdruck pk im gleichen Verhältnis pk/p1 ein. Da die Radi
alkomponente der Federkraft aber vom Druckniveau unabhängig ist, än
dert sich die Gleichgewichtslage, wobei für niedrigeres Druckniveau bei
dann kleinerem Druckkräften die gleich bleibende Federkraft einen grö
ßeren Spalt bewirkt. Bei sich änderndem Druckverhältnis p2/p1 ändert
sich auch das Verhältnis des Kammerdruckes pk/p1, wobei bei kleinerem
p2/p1 des Druckverhältnis pk/p1 weniger abnimmt als p2/pk und so durch
den relativ hohen Kammerdruck pk ohne Berücksichtigung der Feder
kraft die Spaltweite zunimmt. Im Stillstand der Turbine ist die radiale Fe
derkraftkomponente maßgeblich, die so zu bemessen ist, dass sie die
bei horizontaler Turbinenachse wirksame Schwerkraft überwindet und
die Dichtsegmente bis zu deren Anschlag am Parallellenker 7 öffnet.
Während des Hochlaufens der Turbine schließt das Dichtsegment dann
bis zum Betriebswert, um beim Abstellen wieder zu öffnen.
Mit ihrer bewegten Masse und der abhängig von der Auslenkung wirk
samen Rückstellkraft bildet das Dichtsegment ein schwingungsfähiges
System. Stabilität ist dabei dann gegeben, wenn die Rückstellkraft der
Auslenkung vorauseilt. Maßgeblich ist die in der Dichtungskammer unter
stationären Bedingungen enthaltene Fluidmasse in Abhängigkeit von der
Spaltweite. Die stationäre Fluidmasse wird durch das von der Spaltweite
abhängige Kammervolumen und den von der Auslenkung abhängigen
stationären Druck in der Dichtungskammer bestimmt. Da bei einer Ver
ringerung der Spaltweite des Volumen abnimmt und der stationäre
Druck zunimmt, haben Spaltweite und stationärer Druck entgegenge
setzten Einfluss auf die stationäre Fluidmasse in der Dichtungskammer.
Bei geeignet ausgeführtem Dichtsegment entsprechend Fig. 1 bis 5 do
miniert der Spalteinfluss, so dass bei abnehmender Spaltweite die Flu
idmasse abnimmt und über die Dichtspitzen Fluid bei dynamisch gegen
über dem stationären Wert erhöhtem Druck verdrängt werden muss. Da
der dynamische Druckanteil durch die Schließgeschwindigkeit des
Dichtsegments gegeben ist, eilt der resultierende Druck der Auslenkung
voraus, wodurch eine Dämpfung entsteht. Würde das Dichtsegment mit
sehr tiefen Dichtungskammern und entsprechend großem Kammervo
lumen ausgeführt, so würde der Einfluss des stationären Druckes vor
herrschend sein und bei abnehmendem Spalt würde die Dichtungs
kammer mehr Fluidmasse aufnehmen. Da der Auffüllvorgang ein Nach
laufen des Druckes zur Folge hätte, wäre dann das Dichtsegment insta
bil.
Die Eigenfrequenz und die Schwinggeschwindigkeit des Dichtsegmen
tes sind außer von dessen Masse von der Steifigkeit und damit von der
Größe der Druckkräfte bezogen auf die Auslenkung abhängig. Mit stei
gendem Druckniveau wächst die Steifigkeit und damit die Eigenfrequenz
sowie die Schwinggeschwindigkeit, mit letzterer außerdem die Dämp
fung. Sofern die Eigenfrequenz über der Rotordrehzahl liegt, was bei
höherem Druckniveau realisierbar ist, folgt das Dichtsegment der gegen
überliegenden Rotorkontur während einer Umdrehung und kann somit
zum Ausgleich von Abweichungen des Rotors von der Rotationssym
metrie beitragen.
Die hier beschriebene und in Fig. 1 bis 5 dargestellte Ausführung der
Turbomaschinen-Radialdichtung aufgebaut aus Dichtsegmenten mit
zwei Dichtspitzen dient zur Erläuterung der Erfindung. Die Erfindung
gemäß den Patentansprüchen kann auch durch andere Ausführungen
als in Fig. 1 bis 5 verwirklicht den konstruktiven Gegebenheiten und so
wie den Anforderungen der jeweiligen Turbomaschine angepasst wer
den. So können Dichtsegmente verwendet werden, die anstelle der
Dichtspitzen 4 und 5 mehr als zwei in Strömungsrichtung aufeinander
folgende Dichtspitzen haben. Dabei werden im stromauf liegenden Dich
tungsbereich an den Dichtspitzen gezielt größere Strömungsquerschnit
te geschaffen als an den stromab liegenden Dichtspitzen und so die er
forderlichen Abhängigkeiten der Kammerdrücke von der Spaltweite her
gestellt. Weiterhin können die Dichtspitzen anstelle auf den Dichtseg
menten auf den umlaufenden Laufschaufeldeckbändern angeordnet
werden. Die Dichtung kann auch mit im Turbomaschinenbau verbreite
ten abreibbaren Belägen und einer Spaltüberbrückung während des Ein
laufens der Turbomaschine ausgeführt werden. Um bei abreibbaren Be
lägen günstige Betriebsspalte an den einzelnen Dichtspitzen zu erzielen,
können die weiter stromauf liegenden Dichtspitzen bei der Herstellung
mit einem kleineren Spalt ausgeführt werden als die stromab liegenden
Dichtspitzen. Dadurch stellt sich in den Dichtungskammern bei der Inbe
triebnahme zunächst ein niedrigerer Druck ein, der solange zu einem
Anliegen der stromauf liegenden Dichtspitzen führt, bis die Abreibbeläge
dort so weit abgeschliffen sind, dass sich auch an den stromab liegen
den Dichtspitzen kleine Spaltweiten eingestellt haben.
Die Erfindung kann abgesehen von der im Beispiel behandelten Dich
tung zwischen Laufschaufeldeckband und stehenden Bauteilen auch auf
die Dichtung zwischen Leitschaufeln mit Deckband oder mit Leitschau
felboden und umlaufenden Bauteilen angewandt werden. Dabei werden
die Träger der Dichtsegmente am Leitschaufeldeckband oder am Leit
schaufelboden befestigt und die Dichtspitzen sind gegenüber umlaufen
den Wellen oder Scheiben oder auf den zuletzt genannten Bauteilen an
geordnet. Außerdem kann in entsprechender Weise die Erfindung für die
Dichtung an Wellendurchführungen und Ausgleichskolben verwendet
werden. Wie für die hier behandelten Turbinen kann die Erfindung auf
Verdichter angewandt werden.
Claims (8)
1. Turbomaschinen-Radialdichtung zwischen den stehenden (9) und rotierenden Bautei
len (2), die aus einer Anzahl von radial verstellbaren Dichtsegmenten mit mindestens
zwei Dichtspitzen aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtsegmente (3)
frei beweglich in den stehenden oder an den rotierenden Bauteilen gelagert sind und
die stromauf liegenden Dichtspitzen (4) mit größeren freien Strömungsquerschnitten
als die stromab liegenden Dichtspitzen (5) zur Erzeugung eines bei zunehmender
Spaltweite abfallenden Druckes (pk) in den Dichtungskammern (15) und bei abneh
mender Spaltweite ansteigenden Druckes (pk) in den Dichtungskammern (15) zwi
schen den Dichtspitzen (4,5) versehen sind, so dass der so erzeugte Druck (pk) in den
Dichtungskammern (15) die Dichtsegmente (3) selbsteinstellend auf eine im Kräfte
gleichgewicht befindliche Spaltweite positioniert.
2. Turbomaschinen-Radialdichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, dass die radiale Beweglichkeit der Dichtsegmente
leichtgängig mit einer Abstützung durch Parallellenker (6, 7) auf
einem Träger (8) hergestellt wird.
3. Turbomaschinen-Radialdichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, dass für eine genaue radiale Führung der Dicht
segmente (3) die den Trägern (8) und den Dichtsegmenten (3)
zugewandten Abrollflächen (6a, 7a) an den Parallellenkern (6, 7)
oder den Gegenstücken (11) oder den Parallellenkern und den
Gegenstücken konturiert ausgeführt werden.
4. Turbomaschinen-Radialdichtung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Abrollflächen (6a, 7a) Teil eines Zylinders
sind, dessen Durchmesser der Länge der Parallellenker (6, 7) ent
spricht,
5. Turbomaschinen-Radialdichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, dass die stromauf liegenden Dichtspitzen (4) mit
Strömungskanälen (18) in der Form von Öffnungen zur Erzielung
größerer Strömungsquerschnitte versehen sind.
6. Turbomaschinen-Radialdichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Parallellenker in Umfangs
richtung durch Führungsstifte (13) gehalten sind, die in Ausspa
rungen (14) in den Parallellenkern (6, 7) eingreifen.
7. Turbomaschinen-Radialdichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, dass zwischen Träger (8) und Dichtsegment (3) ei
ne Zugfeder (10) angeordnet ist.
8. Turbomaschinen-Radialdichtung nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, dass Kraftrichtung der Zugfeder (10) so gewählt ist,
dass das Dichtsegment (3) auch im Stillstand der Bauteile (9, 2)
auf Abstand zu den in Betrieb relativ zu ihm bewegten Bauteilen
(2) gehalten ist.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|---|
US10731496B2 (en) | 2018-01-17 | 2020-08-04 | Raytheon Technologies Corporation | Bearing-supported seal |
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2002
- 2002-02-26 DE DE10209009A patent/DE10209009C1/de not_active Expired - Fee Related
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