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Labyrinthdichtung für Dampf- und Gasturbinen Der Gegenstand der Erfindung
betrifft eine Labyrinthdichtung für Dampf- und Gasturbinen.
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Bei den bisher bekannten Ausführungen von Labyrinthdichtungen waren
diese als Profilringe gebildet, die verschiedene Querschnittsformen zeigten und
in stehenden, sich drehenden, oder auch in beiden Teilen angeordnet waren, deren
kreisförmige Dichtungslinie jedoch in einer zur Wellenachse senkrechten Ebene lag
oder, falls die Dichtungslinie schraubenförmig verlief, nur wenig davon abwich.
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Bei diesen Ausführungen hat es sich nun gezeigt, daß bei Berührungen,
sei es mit der Welle, sei es mit dem Gehäuse oder unter sich, die Dichtungsringe
an den Berührungsstellen häufig stark beschädigt, unter Umständen sogar vollständig
zerstört waren. Die Berührungen können durch ungleiche Ausdehnungen der gegeneinander
bewegten Teile oder dadurch hervorgerufen werden, daß die Wellen, insbesondere die
bei Turbinen gebräuchlichen schnellaufenden Wellen, Vibrationen unterworfen sind,
deren - Ursachen z. B. im Durchlaufen der kritischen Drehzahlbereiche zu suchen
sein können. Durch die bei einer solchen Berührung entstehende Reibungswärme dehnen
sich die aneinander streifenden Teile aus, wodurch gewöhnlich die Berührung noch
fester wird, die Reibungswärme wiederum größer wird usw., bis schließlich die Zerstörung
der streifenden Teile beginnt. Nun hat es sich bei den Dampfturbinenbeschaufelungen
gezeigt, daß bei Verwendung von Schaufeln mit zugeschärften Enden die Schaufelenden
gegen Berührung mit dem Gehäuse oder der Welle wenig empfindlich sind. Die zugeschärften
Schaufelenden schleifen sich bei der Berührung einfach ab, ohne daß Zerstörungen
in irgendwelcher Form auftreten. Die größere Widerstandsfähigkeit der Schaufeln
ist darauf zurückzuführen, daß die Berührungsstellen voneinander getrennt sind und
zwischen den aufeinanderfolgenden Berührungsstellen (Schaufeln) ein Spalt vorhanden
ist, durch welchen eine wirksame Wärmeabfuhr stattfinden kann.
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Die Erfindung bezweckt nun, auch bei den Labyrinthdichtungen die ständige
Berührung der Dichtungen -mit einem und demselben Punkte des stehenden oder des
sich drehenden Teiles zu vermeiden und dadurch einer zu großen Erwärmung infolge
der Berührung der Teile vorzubeugen. Sie besteht darin, daß die einzelnen Dichtungsringe
in der Umfangsrichtung eine von einer Geraden abweichende, z. B. Zacken- oder Wellenform
haben, um bei einer Berührung mit der zylindrischen Gegenfläche die in der Drehrichtung
aufeinanderfolgenden Berührungsstellen durch Zwischenräume voneinander zu trennen.
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Eine derartige Dichtung läßt sich in verschiedener Weise ausführen.
Man kann z. B. sowohl im stehenden als auch im sich drehenden Teil einzelne schaufelförmige
Teile einsetzen, deren Schaufelkanten sich jedoch
gegenseitig fortlaufend
berühren müssen, oder aber man legt ein schmales Blechband in Zickzack- oder Kurvenform
in Nuten des stehenden oder sich drehenden Teiles und befestigt dieselben durch
Einstemmen von Zwischen- oder Füllstücken. , Ferner können die Dichtungsteile des
stehenden Teiles mit parallelen Stegen unter einem Winkel zur Achse versehen werden,
um durch Führung des durchströmenden Dampfes oder Gases eine Leistungsabgabe desselben
an die Welle zu erreichen. Um die Herstellung zu verbilligen, kann die L abyrinthdichtung
so ausgeführt werden, daß Dichtungsteile bekannter Art mit Dichtungsteilen der vorgeschlagenen
Art zusammen angewandt werden, wobei die eine Art nur im stehenden und die andere
Art im sich drehenden Teil sich befinden kann oder beide Tm gleichen Teil abwechselnd
vorhanden sein können. Für hohe Dampftemperaturen wird man zweckmäßig die ersten
Dichtungsreihen, welche infolge der hohen Dampftemperaturen größeren Wärmeausdehnungen
unterworfen und damit auch einer größeren Gefahr des Streifens der Dichtung ausgesetzt
sind, mit Dichtungsteilen nach der Erfindung ausführen und für die folgenden entfernter
liegenden Dichtungsstellen, welche weniger hohen Dampftemperaturen ausgesetzt sind
und bei welchen die Gefahr des Streifens verringert ist, eine der üblichen bekannten
und auch billigeren Ausführungsformen wählen.
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Auf der Zeichnung sind einige Beispiele des Gegenstandes der Erfindung
schematisch dargestellt, und zwar in Abb. i und 2 in einer Ausführung, bei welcher
die Dichtungsringe aus einzelnen schaufelförmigen Teilen bestehen. Dabei bezeichnet
i den sich drehenden und 2 den stehenden Teil. In den drehenden Teil i sind die
schaufelförmigen Dichtungsteile 3 und 5 abwechselnd in schwalbenschwanzförmigen
Nuten eingesetzt, wobei die zugeschärften Kämme q. und 6 so ausgeführt sind, daß
sie sich an ihren Enden berühren und so eine fortlaufende Dichtung stattfindet.
Entsprechend sind im stehenden Teile die schaufelförmigen Dichtungselemente 7 und
9 in schwalbenschwanzförmigen Nuten eingesetzt. Die zugeschärften Kämme 8 und io
sind entsprechend denen im sich drehenden Teil ausgebildet. Nur ist im stehenden
Teil die Kurvenform der schaufelförmigen Elemente g entgegengesetzt ausgeführt wie
im sich drehenden Teil.
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Bei der Ausführung nach Abb.3 sind die schaufelförmigen Teile zur
einfachen Herstellung in Zickzackform ausgebildet. Im übrigen entspricht die Ausführung
der .nach der Abb. i und z. Abb. 6 zeigt einen Schnitt durch einen Dichtungsteil.
Bei der Anordnung nach Abb. q. und 5 sind zur Herstellung der Dichtungsringe Blechbänder
15 im drehenden und 16 im stehenden Teil verwendet worden, die U-förmig
mittels Füllstücken i3_ und 1q. in die Schwalbenschwanznuten eingelegt und durch
Verstemmen befestigt sind. Statt der U-Form kann auch eine andere von einer Geraden
abweichende, z. B. Zickzack-, Ellipsen- oder Kreisform gewählt werden.
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Abb.7 und 8 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Dichtungsteile
am drehenden und feststehenden Teil so ausgeführt sind, daß sie in der Lage sind,
die Energie des noch durchströmenden Dampfes zur Leistungsabgabe an den drehenden
Teil auszunutzen. Der stehende Teile ist mit U-förmig gebogenen Dichtungsstücken
2o und Zwischerist"ücken 2,1 ausgeführt,-dereri- Stege für die Dampfführung parallel
zueinander und unter einem Winkel zur Wellenachse angeordnet sind. Der drehende
Teil i ist dagegen mit schaufelförmigen Dichtungsstücken 18 und i9, die zickzackförmig
angeordnet sind, versehen. Wie durch Pfeile angedeutet, stößt der Dampf, von den
schräggestellten Stegen der U-förmig gebogenen Elemente 2o und 21 geführt, gegen
die schaufelförmigen Stücke 18 und gibt dadurch die ihm innewohnende Energie an
den drehenden Teil i ab. Statt der U-förmig gebogenen Dichtungsstücke können dabei
auch zickzack-, kreis-oder kurvenförmig gebogene Dichtungsstücke und statt der geraden,
parallelen Stege auch schaufelförmig gebogene, parallele Stege verwendet werden.