DE1950812C3 - Feststehende Dichtungsanordnung für Strömungsmaschinen mit heißem elastischem Treibmittel - Google Patents
Feststehende Dichtungsanordnung für Strömungsmaschinen mit heißem elastischem TreibmittelInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
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Description
Die Erfindung betrifft eine feststehende Dichtungsanordnung für Strömungsmaschinen mit heißem elastischem Treibmittel nach dem Oberbegriff des Hauptan-
Spruchs.
Eine Dichtungsanordnung dieser Art ist beispielsweise aus der GB-PS 10 20 900 bekannt.
Eine derartige wärmebewegliche Dichtungsanordnung kann an einem, verhältnismäßig starken Wärme-
bewegungen unterworfenen Teil der Statorkonstruktion Anwendung finden, da sie sich leicht den
Wärmebewegungen dieses Statorkonstruktionsteils anpaßt. Soll eine derartige Dichtung am innenumfang
eines Leitschaufelkranzes angeordnet werden, so stellt sich jedoch das Problem, daß, wenn die Dichtungsringsegmente den radialen Wärmebewegungen der Leitschaufeln folgen, Undichtigkeiten infolge der Spalte
zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der einzelnen Dichtungsringsegmente auftreten. S5
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,
eine solche Dichtungsanordnung so zu verbessern, daß auch die zwischen den einzelnen Dichtungsringsegmenten vorhandenen Spalte ohne Beeinträchtigung der
Wärmebeweglichkeit der Dichtungsanordnung sicher te abgedichtet sind
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Konstruktion gelöst.
Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung bringt den Vorteil, daß der jeweils zwischen zwei in
Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Dichtungsringsegmenlen Vorhandene Spalt durch ein weiteres
Dichtungsglied, nämlich den radialen Riegel, überbrückt
ist, der in einander gegenüberliegenden und miteinander
fluchtenden Radialnuten der Dichtungsringsegmentenden und der Nut der betreffenden Keilplatte radial und
tangential dichtend gleitend verschieben ist und dadurch unabhängig von den Wärmebewegungen der
Dichtungsanordnung gegen axiaien Durchtritt des Treibmittels abdichtet
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigt
F i g. 1 im Axialhalbschnitt eine Dichtungsanordnung nach der Erfindung in einer Axialgasturbine,
F i g. 2 eine Draufsicht auf die Verbindung der Enden zweier benachbarter Dichtungsringsegmente in der
Ebene H-II in Fi g. 1,
Fig.3 eine Ansicht der in Fig.2 gezeigten
Anordnung,
Fig.4 eine Ansicht einer ein Dichtungsringsegment
radial auswärts vorspannenden Blattfeder, und
Fig.5 eine auseinandergezogene perspektivische
Darstellung der Verbindung zweier Dichtungsringsegmentenden.
Fig. 1 zeigt die erste Stufe einer Axialgasturbine 10
mit einem zwischen radial äußeren Ringsegmenten 12 und inneren Ringsegmenten 13 angeordneten Leitschaufelkranz 11 unci einem stromab desselben auf einer
Rotorscheibe 15 angeordneten Laufschaufelkranz 14. Die Rotorscheibe 15 sitzt auf einer Turbinenwelle 16.
Der Treibgaskana! 17 wird stromauf des Leitschaufelkranzes 11 von einer äußeren Kanalwand 18 und einer
inneren Kanalwand 19 begrenzt
Durch einen Kranz von Düsenrohren 22 kann aus einer innerhalb der inneren Kanalwand 19 gebildeten
Kühlgaskammer 21 unter Druck stehendes Kühlgas in den Treibgaskanal eingeleitet werden. Die ringförmige,
innen von einer die Welle 16 umschließenden Wand 23 begrenzte Kühlgaskammer 21 wird von einem Verdichter mit Kühlgas versorgt
Um die den Leitschaufelkranz U umgehende Leckströmung möglichst klein zu halten, ist eine
feststehende Dichtungsanordnung 31 vorgesehen, welche mit den inneren Ringsegmenten 13 zusammenwirkt.
Gemäß den Fi g. 1 bis 3 besteht die Dichtungsanordnung 31 aus einem ringförmigen Dichtungsgehäuse 33.
das von einem mittels Schrauben 36 an einem Flansch 35 der inneren Kühlgehäusewand 23 befestigten Scheibenteil 34 gehalten wird. Das Dichtungsgehäuse 33 weist
einen Abstand gegenüber den inneren Ringsegmenten 13 auf, und in eine Ringnut 37 der Stirnwand 49 des
Dichtungsgehäuses greift ein Ringvorsprung 38 der inneren Treibgaskanalwand 19 ein. Dadurch bildet das
Dichtungsgehäuse 33 zusammen mit dem Scheibenteil 34 eine Stirnwand der Kühlgaskammer 21. Die
endgültige Lage des Dichtungsgehäuses 33 ist durch Bolzen 39 festgelegt, die hinter Vorsprünge 41 der
inneren Treibgaskanalwand 19 greifen und in das Dichtungsgehäuse eingeschraubt sind.
Wie insbesondere die Fig.2 und 3 zeigen, weist die
Dichtungsanordnung 31 eine Anzahl von Dichtungsringsegmenten 42 auf, die in einen im Dichtungsgehäuse
33 gebildeten Ringkanal 48 eingesetzt sind. Die Dichlungsringsegmente 42 sind innerhalb des Ringkanals 48 dichtend radial und tangential gleitend
verschieben angeordnet und die Beweglichkeit der Dichtungsringsegmente ist durch nach innen vorspringende Schultern 44 des Dichtungsgehäuses 33 begrenzt,
die über nach auBen vorspringende Schultern 45 der
Pichtungsringsegmente greifen. Zwischen den Enden
einander benachbarter Dichtungsringsegmente ist jeweils ein Spalt 43 vorhanden.
Gemäß den F i g. 1 und 4 ist jedes Dichtungsringsegment
42 durch eine Blattfeder 46 radial auswärts federbelastet, so daß es in Berührung mit dem
Innenumfang der Ringsegmente 13 gedrängt wird. Die Blattfeder sitzt in einem Raum 47 zwischen dem Boden
des RingkanaJ«:48undeinerNut50am Innenumfangder
Dichtungsringsegmente 4Z Stirnseitig ist der Raum 47 durch die Dichtungsgehäusewände 49 und 51 begrenzt.
Die Blattfeder 46 ist durch eine in den Dichtungsgehäuseboden eingeschraubte und durch eine öffnung 53 der
Blattfeder in eine Aussparung 54 am Innenumfang des "5 betreffenden Dichtungsringsegments hineinragende
Schraube 52 fixiert Das Spiel zwischen dem Ende der Schraube 52 und dem Boden der Aussparung 54
ermöglicht eine radiale Bewegung des betreffenden Dichtungsringsegments 42 im Dichtungsgehäuse33.
Wie insbesondere Fig.5 zeigt, sind die Enden der
Dichtungsringscgmcntc 42 jeweils im radial außenliegenden
Bereich mit einer radialtangential verlaufenden Radialnut 55 versehen, die in einen quer zu dieser
verlaufenden Axialschlitz 56 mit tangentialaxialer Orientierung ausmündet, der sich über die gesamte
Dichtungsringsegmentbreite erstreckt. Die einander zugewandten Enden zweier benachbarter Dichtungsringsegmente
42 sind jeweils durch eine Keilplatte 61, die in die Axiaischlitze 56 eingesetzt ist, i:nd einen
radialen Riegel 57 miteinander verbunden, der in die Radialnuten 55 eingesetzt ist und mit seinem radial
innenliegenden Teil in eine Längsnut 62 der Keilplatte 61 e ngreift. Der Riegel 57 ist an einem der beiden
Dich ungsringsegmente 42 durch eine Schraube 58 befes igt, die durch eine Bohrung 59 des betreffenden
Dich ungsringsegments hindurchverläuft und in eine Bohrung 63 des Riegels eingeschraubt ist. Der Riegel 57
dichtet im wesentlichen gegen einen axialen Durchtritt des Treibmittels und die Keilplatte 61 gegen einen
radialen Durchtritt des Treibmittels ab. Der Riegel ist im
wesentlichen trapezförmig und weist an seiner radial äußeren Seite eine Abstufung 64 auf, Die Keilplatte 61
weist an ihren beiden Enden hammerkopfartige Verstärkungen 65 auf, so daß sie eine hantelartige Form
besitzt. Dadurch kann die Keilplatte bei radialen Relativverschiebungen der benachbarten Dichtungsringsegmente
42 ohne Klemmen eine entsprechende Kippbewegung ausführen.
Außer der in den Fig.2 und 4 ersichtlichen, eine Relativbewegung in Umfangsrichtung zwischen den
benachbarten Dichtungsringsegmenten ermöglichenden Spielräume sind gemäß Fig.3 mit C\ bis CZ
bezeichnete Spielräume vorgesehen, die eine radiale Relativbewegung gestatten. Die Dichtungsringsegmente
können dadurch unterschiedlichen Relativverschiebungen von Leitschaufelgruppen folgen. Der Spielraum
C1 zwischen der Riegelaußenseite und der Außenseite
der Dichtungsringsegmente 42 ist durch die Abstufung 64 des Riegels gebildet. Der Spielraum CI liegt
zwischen der Riegelinnenseite und dem Boden 66 der Radialnut 55 des jeweils frei mit dem Riegel
zusammenwirkenden Dichtungsringsegments. Der Spielraum Ci liegt zwischen der Riegelinnenseite und
dem Boden der Nut 62 der Keilplatte 61.
Die Wirksamkeit der Dichtungsanordnung wird noch durch Kühlkanäle 71 verbessert, die axial durch die
Dichtungsgehäusewand 49 hindurch verlaufen. Ein am Dichtungsgehäuse 33 angeordneter Axialflansch 72
leitet Kühlgas aus der Kühlgaskarrjner 21 in diese
Kühlkanäle 71 ein, durch welche es in den Raum 47 radial innerhalb der Dichtungsringsegmente strömt. Der
Kühlgasdruck im Raum 47 verhindert ein Eindringen des heißen Treibmittels in diesen Raum.
Wie insbesondere die F i g. 2 und 5 zeigen, verlaufen die Spalte 43 zwischen benachbarten Dichtungsringsegmenten
42 schräg zur Turbinenachse, wodurch sich gegenüber einem axialen Spaltverlauf größere Labyrinthwege
ergeben.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Feststehende Dichtungsanordnung für Strömungsmaschinen mit heißem elastischem Trejbmit-
te|, bestehend aus einer Vielzahl von an der Statorkonstruktion angeordneten Dichtungsringsegmenten, wobei zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der einzelnen Dichtungsringsegmente jeweils ein. Spalt vorhanden ist und die '°
benachbarten Dichtungsringsegmente jeweils durch Keilplatten miteinander verbunden sind, die in
Axialschlitze in den Dichtungsringsegmentstirnseiten eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Enden der Dichtungsringsegmente '5
(42) Radialnuten (5S) gebildet sind, welche in die Axialschlitze (56) ausmünden und radiale Riegel (57)
aufnehmen, und daß die Keilplatten (61) jeweils mit einer mit den Radialnuten der Dichtungsringsegmente fluchtenden Nut (62) versehen sind, welch
letztere das radial innere Ende des betreffenden Riegeis (57) aufnimmt.
2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilplatten (61), in Axialrichtung gesehen, hanteiförmig sind. 2S
3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Ende jedes
Riegels (57) an einem der jeweils benachbarten Dichtungsringsegmente (42) befestigt ist, wobei
zwischen dem Riegel und der damit zusammenwirkenden Keilplatte (61) sowie dem jeweils anderen
Dichtungsrin^segment Spiel vorhanden ist, welches
eine Radialbewegung der D>.-.htungsringsegmente gestattet.
35
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