DE2550293A1

DE2550293A1 - Turbomaschinendichtung

Info

Publication number: DE2550293A1
Application number: DE19752550293
Authority: DE
Inventors: Otto George Andress; Joseph William Fischetti; Anthony Joseph Renzi; Francis Douglas Ryan
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1974-11-18
Filing date: 1975-11-08
Publication date: 1976-05-20
Also published as: CA1037869A; JPS5431203B2; JPS5176608A; DE2550293C2; CH613493A5; US3942804A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Turbomaschinen und insbesondere auf eine Stationär/Stationär-Dichtung zwischen benachbarten Turbomaschinenabschnitten.

Eine große Turbomaschine umfaßt mehrere axial fluchtende Abschnitte mit einer dynamoelektrischen Maschine oder einem Generator, die alle tandemartig durch eine gemeinsame Rotorwelle verbunden sind. Jeder Abschnitt weist einen Rotorabschnitt auf, der durch zwei Lager gehaltert ist, die sich an jeweils einem Ende von jeder Stufe befinden. Die Rotorabschnitte sind mit benachbarten Rotorabschnitten gekoppelt, um den einzelnen üblichen Rotor zu bilden. Jedes Lager wird mit Hochdrucköl zum Schmieren und Kühlen versorgt, und daraufhin wird das öl von dem Turbomaschinenabschnitt abgeleitet. Damit

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kein öl aus der Turbomaschinenstufe herausleckt und damit auch keine Luft und kein Schmutz in die Ölversorgung eintritt, ist es üblichj Wellendichtungen für den Rotor vorzusehen. Eine Wellendichtung ist ein Ring, der sich radial innen von der Haube oder dem Gehäuse erstreckt und in einer Spielraumpassung bzw. einem Bewegungssitz nahe an dem benachbarten Rotor endet. Das freie Ende dt.-3 Ringes ist mit Dichtungszähnen versehen und der Spielraum kann in der Größenordnung von einigen wenigen hundertstel Millimeter liegen.

Gelegentlich kann ein Packungsabrieb auftreten, wodurch der Rotor die umgebenden Dichtungszähne oder die Wellendichtung berührt. Eine derartige Erscheinung kann eine Beschädigung des Rotors und/oder eine Beschädigung der Dichtungszähne und der Wellendichtung bewirken. Wenn die Wirksamkeit der Wellendichtung vermindert wird, kann öl aus der Turbomaschine austreten. Eine weitere Folge der verminderten Dichtungswirksamkeit ist der Eintritt von Luft und Schmutz in die Ölversorgung der Turbomaschine. Wenn Luft in die Ölversorgung eintritt, kann eine Schaumbildung auftreten. Wenn Schmutz oder Pusseln in die Ölversorgung eintreten, kann ein Lager beschädigt werden und/oder eine Ventilverstopfung oder Ölleitungsverstopfung kann die Folge sein.

Ein weiterer Faktor bei der Konstruktion von Wellendichtungen ist die Relativbewegung von Gehäusen oder Hauben der Turbomaschine aufgrund von Temperaturdifferenzen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Turbomaschinendichtung zu schaffen, die keiner Rotorberührung oder keinem Dichtungsabrieb ausgesetzt ist.

Diese Aufgabe wird bei einer öldichtung, die zwischen benachbarten Turbomaschinenabschnitten angeordnet ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine ringförmige, sich axial erstreckende Umhüllung bzw. Umwicklung an der einen Haube der benachbarten Turbomaschinenabschnitte befestigt ist. Die Umhüllung bzw. Umwicklung umgibt den Turbomaschinenrotor, ist aber radial außen davon beabstandet, um das Auftreten eines Wellenabriebes zu vermeiden. Ein erstes ring-

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förmiges Dichtungselement ist an der anderen Haube des benachbarten Turbomaschinenabschnittes befestigt und erstreckt sich radial nach innen in Richtung auf den Turbomaschinenrotor und endet an der äußeren Oberfläche der Umhüllung bzw. Umwicklung in einem Festsitz. Darüber hinaus sind geeignete Öldeflektoren axial neben den Enden der Umhüllung bzw. Umwicklung vorgesehen, wobei sich die Umhüllung bzw. Umwicklung dazwischen befindet.

Die Erfindung wird nunmehr mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines Ausführungsbeispieles näher ,erläutert.

Figur 1 ist eine teilweise weggeschnittene Querschnittsansicht von einem Paar benachbarter Turbomasehinenabsehnittenden mit der erfindungsgemäßen Dichtung.

Figur 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von einer bekannten Öldichtungsanordnung.

Figur 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von dem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.

In Figur 1 ist ein Paar benachbarter Turbomaschinenabsehnitte HA und ilB gezeigt, die jeweils eine Haube oder ein Gehäuse 13A bzw. 13B aufweisen, in denen Rotorabschnitte 15A und 15B drehbar angebracht sind. An jedem Ende einer Haube oder eines Abschnittes befindet sich ein Lager 17A bzw. 17B zur Halterung von jedem Rotorabschnitt, wobei nur zwei benachbarte Endlager gezeigt sind. Benachbarte Enden der Rotorabschnitte sind an einer Kopplung 19 miteinander verbunden. Die vorliegende Erfindung ist auf eine Dichtungsanordnung 21 gerichtet, die in Figur 3 genauer dargestellt ist.

Figur 2 zeigt eine bekannte Ausführungsform. Ein Rotor 15 ist durch Lager 17A und 17B drehbar gehaltert, wobei die Kopplung nicht gezeigt ist. Jedes Lager befindet sich neben einem Ende von einem entsprechenden Turbomaschinenabschnitt HA und HB mit Haubenstrukturen 13A und 13B. Jedes Lager ist mit einer Hochdruck-Ölspeisung (nicht

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gezeigt) verbunden, die Öl durch das Lager hindurch und in die Turbomaschinenhaube oder das Gehäuse leitet, von dem aus das Öl in ein Reservoir zurückläuft. Das Öl ist mittels ringförmiger Wellendichtungen 23A und 23B daran gehindert, in axialer Richtung auszutreten. Diese Wellendichtungen können als Stationär/Rotations-Dichtungen bezeichnet werden, da die stationäre Dichtung wirkungsmäßig der rotierenden Rotorwelle zugeordnet ist. Jede Wellendichtung enthält Dichtungszähne 25A und 25B an ihren entsprechenden freien Enden. Die freien Enden der Dichtungszähne haben einen Abstand oder einen Spielraum zur Rotoroberfläche von wenigen hundertstel Millimetern. Somit ist die Dichtung eine Dichtung mit Bewegungssits zwischen einem stationären und einem rotierenden Teil. Wenn ein Packungsabrieb auftritt, kann entweder der Rotor und/oder die Ringdichtung beschädigt werden. Wenn eine Dichtungsbeschädigung erfolgt, kann Öl zwischen benachbarten Gehäusen oder Hauben herauslecken. Darüber hinaus kann Luft in das Gehäuse des Turbinenabschnittes eintreten und eine Schaumbildung in der Ölversorgung bewirken. Als weitere Folge der Dichtungsbeschädigung kann eine Verunreinigung der Ölversorgung durch Schmutz oder Fusseln auftreten, was zu einer Ventil- und/oder ölleitungsverstopfung innerhalb der Turbomaschine und einer möglichen Lagerbeschädigung führen kann.

In Figur 3 ist eine Dichtungsanordnung 21 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, durch die die vorgenannten Probleme beseitigt werden. Die Dichtungsanordnung 21 ist radial außen von der Rotoroberfläche 29 angeordnet, wodurch die Möglichkeit eines Packungsabriebes eliminiert wird. Die Dichtungsanordnung gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann als eine Stationär/ Stationär-Dichtung bezeichnet werden, da sich die Dichtung zwischen den zwei benachbarten Abschnitten befindet und nicht zwischen einem Turbomaschinenabschnitt und dem umlaufenden Rotor. Weiterhin basiert die Dichtung auf einem Festsitz anstatt auf einem Bewegungssitz, wie es aus der folgenden Beschreibung deutlich wird.

Die Dichtungsanordnung 21 umfaßt eine ringförmige.Umwickelung oder Umhüllung 31, die radial innen zwischen zwei benachbarten 'Turbo-

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mas chineriab schnitt en aber radial außen von der Rotoroberfläche 29 angeordnet ist. Die ringförmige Umhüllung kann beispielsweise irgendeine zweckmäßige axiale Ausdehnung besitzen. Die ringförmige Umhüllung bzw. Umwicklung ist an der ringförmige Halterungsmittel aufweisenden Turbomaschxnenabschnittshaube durch Halterungsmittel 32 befestigt j die ein Paar in Umfangrichtung beabstan-

deter Halterungen bzw. Stützen sein können, die auf jeder Seite der horizontalen Verbindung des Gehäuses angeordnet sind. Ein radial nach innen verlaufendes ringförmiges Dichtungselement 33 ist an der anderen benachbarten Abschnittshaube der Turbomaschine befestigt und weist ein ringförmiges freies Ende 35 auf, das in Dichtungszähnen 37 endet. Die freien Enden dieser Zähne berühren die äußere Oberfläche 39 der ringförmigen Umhüllung bzw. Umwickelung 31, um einen gleitenden Pestsitz zu bilden. Ein alternatives Ausführungsbeispiel für Dichtungszähne kann ein "O"-Ring sein. Der gleitende Pestsitz zwischen der ringförmigen Umwickelung und dem Dichtungselement nimmt eine thermische Bewegung zwischen benachbarten Turbomaschinenabschnitten auf.

Die Dichtungsanordnung 21 kann ferner ein zweites ringförmiges Dichtungselement kl umfassen, das sich von dem einen Turbomaschinenabschnittsende radial nach innen erstreckt und an der äußeren Oberfläche der ringförmigen Umhüllung mit Dichtungs zähnen 43 endet. Wiederum kann ein "O"-Ring die Dichtungszähne ersetzen. Die ringförmige Umwickelung 31 und die ersten und zweiten Dichtungsanordnungen können axial zwischen einem Paar ringförmiger ölabweiser enthalten sein, die radial nach innen in Richtung auf die Rotoroberfläche verlaufen, aber im Abstand dazu angeordnet sind. Weiterhin sind Einstellmittel 49 vorgesehen, um die ringförmige Umwickelung und das erste Dichtungselement auszurichten.

Die Dichtungsanordnung kann in der folgenden Weise zwischen benachbarten Turbomaschinenabschnittsenden eingebaut werden. Die Halterungsmittel 51 können an der einen horizontalen Verbindung eines Turbomaschinenabschnittes befestigt werden und dann werden Halterungsmittel 32 für die ringförmige Umhüllung daran angebracht. Anschließend wird das erste Ringdichtungselement 33 an der anderen benachbarten horizontalen Verbindung der Turbomaschine befestigt

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und eine endgültige Ausrichtung zwischen dem Dichtungsteilen wird durch Einstellmittel oder Justierbolzen 49 durchgeführt.

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Claims

Patentansprüche

1. JTurbomaschlne mit wenigstens zwei getrennten Abschnitten, die —jeweils einen Rotorabschnitt aufweisen, und Dichtungsmitteln, die zwischen benachbarten Abschnittsenden und mit radialem Abstand außen von dem Rotorabschnitt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmittel (21) eine ringförmige, axial langgestreckte Umhüllung bzw. Umwickelung (31)» die sich von einem benachbarten Abschnittsende radial nach innen erstreckt, und ein erstes Dichtungselement (33) umfassen, das an seinem einen Ende an dem anderen benachbarten Abschnittsende befestigt ist und sich radial nach innen in Richtung auf die Umhüllung oder Umwickelung (3D erstreckt, wobei das freie Ende des Dichtungselementes (33) an der äußeren Oberfläche der Umwickelung bzw. Umhüllung (31) endet.

2. Turbomaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein zweites Dichtungselement (¹Jl) vorgesehen ist, das an seinem einen Ende an dem benachbarten Abschnittsende befestigt ist und sich radial nach innen in Richtung auf die Umwickelung bzw. Umhüllung (3D erstreckt, wobei sein freies Ende an der äußeren OberfL-äche der ringförmigen Umhüllung bzw. Umwickelung endet.

3. Turbomaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten und zweiten Dichtungselemente (33, ¹^D Kreisringe sind.

4. Turbomaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die ringförmige Umhüllung bzw. Umwickelung (31) in axialer Richtung zwischen den ersten und zweiten Dichtungselementen (33, ¹Jl) verläuft.

5· Turbomaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß ringförmige Deflektoren (45) vorgesehen sind, die von jedem benachbarten Abschnittsende radial nach innen verlaufen und jeweils ein freies Ende aufweisen, das neben der

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Umhüllung bzw. Umwickelung (31) endet, wobei die Umhüllung bzw. Umwickelung (31) und die ersten und zweiten Dichtungselemente (33j ^1) axial zwischen den Deflektoren angeordnet sind.

6. Turbomaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Dichtungselement (33, ¹Jl) in einer Vielzahl von Dichtungszähnen (37) endet.

7. Turbomaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Pestsitz zwischen dem ersten Dichtungselement (33) und der Umhüllung bzw. Umwickelung (31) ausgebildet ist.

8. Turbomaschine nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet , daß radiale Einstellmittel (M9) für die ringförmige Umhüllung bzw. Umwickelung (31) und das erste Dichtungselement (33) vorgesehen sind.

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