DICHTUNGSANORDNUNG FÜR EINE STRÖMUNGSMASCHINE

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung (1) für eine Strömungsmaschine, insbesondere Dampfturbine, wobei die Dichtungsanordnung (1) eine Labyrinthdichtung (7) ist, wobei eine radiale Dichtspitze (12) gegenüber einer axialen Axial-Dichtspitze (10) angeordnet ist, die parallel zu einem Spalt (2) ausgebildet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung umfassend eine erste Komponente, eine zweite Komponente, die relativ zur ersten Komponente bewegbar ist, wobei zwischen der ersten und der zweiten Komponente ein Spalt ausgebildet ist, wobei in die erste Komponente Dichtspitzen angeordnet sind, wobei in der zweiten Komponente parallel zum Spalt ausgerichtete Axial-Dichtspitzen angeordnet sind.

[0002] Dampfturbinen als Ausführungsform einer Strömungsmaschine umfassen im Wesentlichen einen drehbar gelagerten und mit Laufschaufeln ausgebildeten Rotor. Um den Rotor ist ein mit Leitschaufeln versehenes Innengehäuse angeordnet. Desweiteren ist um das Innengehäuse ein Außengehäuse angeordnet. Im Betrieb rotiert der Rotor mit einer Umdrehungsfrequenz um die Rotationsachse. Ein Strömungsmedium wie z. B. Dampf strömt in einen Strömungskanal, der durch die Leit- und Laufschaufeln gebildet wird, wobei die thermische Energie des Dampfes in mechanische Energie des Rotors umgewandelt wird.

[0003] Es ist erstrebenswert, den Spalt zwischen den bewegbaren Laufschaufeln und dem Innengehäuse möglichst gering zu halten. Dafür haben sich sogenannte Labyrinthdichtungen etabliert. Der Spaltstrom, den diese Dichtungen stets durchtreten lassen, wird kleingehalten, indem der Dampf unter Druckabsenkung in engen Spalten beschleunigt und die erreichte kinetische Energie in den anschließenden Ringräumen verwirbelt wird. Dichtungen dieser Art werden auch in den Wellendurchführungen durch die Zwischenböden von Kammerturbinen und an den Deckbändern der Beschaufelungen sowie an den Schubausgleichskolben von Trommelturbinen verwendet. Die Dichtungsspitzen können auch aus dem Vollen gedreht oder durch dünne Blechstege gebildet sein, die in das Grundmaterial eingestemmt sind.

[0004] Generell gilt, dass im Schaufelpfad von Dampfturbinen zwischen den bewegbaren und den feststehenden Komponenten einerseits Spiele belassen werden müssen, um einen Kontakt bzw. eine Beschädigung im Betrieb zu verhindern. Andererseits soll durch die Spiele möglichst wenig Verlust durch Leckageströmung am eigentlichen Strömungspfad vorbei entstehen.

[0005] Neben radial ausgerichteten Dichtspitzen sind auch axial wirkende Dichtspitzen bekannt, die entweder axial in die Komponente eingestemmt sind oder nahe des Strömungskanals an eine Komponente angedreht sind.

[0006] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Dichtung anzugeben.

[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Dichtungsanordnung umfassend eine erste Komponente, eine zweite Komponente, die relativ zur erste Komponente bewegbar ist, wobei zwischen der ersten und der zweiten Komponente ein Spalt ausgebildet ist, wobei in die erste Komponente Dichtspitzen angeordnet sind, wobei in der zweiten Komponente parallel zum Spalt ausgerichtete Axial-Dichtspitzen angeordnet sind, wobei eine in der ersten Komponente angeordnete Dichtspitze gegenüber einer in der zweiten Komponente angeordneten Dichtspitze angeordnet ist.

[0008] In einer ersten Ausführungsform kann die erste Komponente als eine feststehende und die zweite Komponente als eine bewegbare Komponente ausgebildet sein.

[0009] In einer alternativen Ausführungsform kann die erste Komponente als eine bewegbare und die zweite Komponente als eine feststehende Komponente ausgebildet sein.

[0010] Erfindungsgemäß wird somit eine labyrinthartige Dichtung vorgeschlagen, bei der eine Axial-Dichtspitze so ausgeführt ist, dass sie ebenfalls als Gegenpart einer radial ausgeführten Dichtspitze agiert und somit eine zweifache Funktion in der Dichtung aufweist.

[0011] Es wird somit eine neue Dichtungsanordnung vorgeschlagen, bei der die in das Gehäuse oder in die Welle eingebrachte Dichtspitze nicht mehr gegen die Komponente Schaufel bzw. deren Deckblatt dichtet, sondern gegen eine Axial-Dichtspitze wirkt. Dadurch erhält die axial angeordnete Axial-Dichtspitze eine doppelte Dichtungsfunktion.

[0012] Dadurch entsteht der Vorteil, dass die verfügbare axiale Länge des Bereichs, auf dem die radialwirkende Dichtspitze in Welle oder Gehäuse positioniert sein kann, vergrößert wird. Damit vergrößert sich die realisierbare Zahl der Dichtspitzen und die Dichtwirkung wird dadurch verbessert, wodurch auch der Wirkungsgrad der Strömungsmaschine verbessert wird.

[0013] Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegebene.

[0014] In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ragt die parallel zum Spalt angeordnete Dichtspitze in der zweiten Komponente in einen Hinterschnitt der ersten Komponente.

[0015] Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.

[0016] Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

[0017] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterungen dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt.

[0018] Im Hinblick auf Ergänzungen der in der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren, wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.

[0019] Es zeigen:

Figuren 1 bis 3

eine Dichtungsanordnung gemäß dem Stand der Technik,

Figur 4

eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung,

Figur 5

eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung in einer alternativen Ausführungsform,

Figur 6

eine neue Dichtungsanordnung in einer alternativen Ausführungsform.

[0020] Die Figur 1 zeigt eine Dichtungsanordnung 1, die einen Spalt 2 zwischen einer ersten Komponente 3 und einer zweiten Komponente 4 abdichtet. In einer ersten Ausführungsform kann die erste Komponente als eine feststehende und die zweite Komponente als eine bewegbare Komponente ausgebildet sein.
In einer alternativen Ausführungsform kann die erste Komponente als eine bewegbare und die zweite Komponente als eine feststehende Komponente ausgebildet sein.
Die zweite Komponente 4 könnte beispielsweise eine um eine Rotationsachse (nicht dargestellt) rotierende Laufschaufel sein. Die in den Figuren 1 bis 6 dargestellte Ausführungsform stellt eine Laufschaufel mit einem Deckband 5 dar.

[0021] Die erste Komponente 3 könnte beispielsweise ein Innengehäuse einer Dampfturbine sein. Im Betrieb strömt ein Dampf in einer Strömungsrichtung 6. Der Dampf sollte hierbei möglichst nicht durch den Spalt 2 strömen, sondern an einem Schaufelblatt vorbei (nicht dargestellt). Der Spalt 2 ist hierbei parallel zur Strömungsrichtung 6 ausgebildet. Ein Leckagestrom der dennoch in den Spalt 2 strömt soll durch eine Labyrinthdichtung 7 am Durchströmen gehindert werden. Die gemäß Figur 1 ausgeführte Labyrinthdichtung 7 umfasst mehrere Dichtspitzen 8, die in der ersten Komponente 3 angeordnet sind. Die in Figur 1 darstellten Dichtspitzen 8 sind derart ausgebildet, dass sie möglichst nahe an ein Deckband 5 ragen. Das Deckband 5 ist hierbei stufenartig ausgebildet, um die Längen der Dichtspitzen 8 optimal auszunutzen.

[0022] Die in Figur 2 darstellte Ausführungsform einer Labyrinthdichtung umfasst in einer radialen Richtung 9 ausgebildete Dichtspitzen 8 und in der Strömungsrichtung 6 parallel dazu angeordnete axiale Dichtspitzen 10. Die Axial-Dichtspitzen 10 sind hierbei parallel zum Spalt 2 ausgebildet und führen zu einer weiteren verbesserten Dichtwirkung im Spalt 2.

[0023] Die Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Dichtungsanordnung 1. Die Ausführungsform gemäß Figur 3 weist in der ersten Komponente 3 angeordnete Dichtspitzen 8 auf und weitere in der zweiten Komponente 4 angeordnete Dichtspitzen 11. Desweiteren weist die Dichtungsanordnung 1 gemäß Figur 3 ebenso Axial-Dichtspitzen 10 auf zur weiteren Verbesserung der Dichtwirkung.

[0024] Die in Figur 4 gezeigte Dichtungsanordnung 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung, die dadurch charakterisiert ist, dass neben den Dichtspitzen 8, die in der ersten Komponente 3 angeordnet sind, weitere Dichtspitzen 12 angeordnet sind, die nicht gegenüberliegend dem Deckband 5 angeordnet sind, sondern gegenüber einer in der zweiten Komponente angeordneten axialen Axial-Dichtspitze 10 angeordnet ist.

[0025] Die Figur 5 zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung 1. Die in Figur 5 gezeigte Ausführungsform weist neben der axialen Dichtspitze 10 noch weitere axiale Axial-Dichtspitzen 13 auf, die an einem in radialer Richtung 9 gesehen unteren Ende des Deckbandes 5 angeordnet sind. Die weitere Axial-Dichtspitze 13 ist hierbei im Wesentlichen bündig mit einer Oberfläche 14 der ersten Komponente 3 ausgebildet.

[0026] Die in Figur 6 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung 1 zeigt eine Dichtspitze 12, die gegenüberliegend der Axial-Dichtspitze 10 angeordnet ist, wobei die Axial-Dichtspitze 10 in einen Hinterschnitt 15 der ersten Komponente 13 ragt.

[0027] Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Ansprüche

1. Dichtungsanordnung (1),
umfassend
eine erste Komponente (3),
eine zweite Komponente (4), die relativ zur ersten Komponente (3) bewegbar ist,
wobei zwischen der ersten (3) und der zweiten Komponente (4) ein Spalt (2) ausgebildet ist,
wobei in die ersten Komponente (3) Dichtspitzen (8, 11, 12, 13) angeordnet sind,
wobei in der zweiten Komponente (4) parallel zum Spalt (2) ausgerichtete Axial-Dichtspitzen (10) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
eine in der ersten Komponente (3) angeordnete Dichtspitze gegenüber der in der zweiten Komponente (4) angeordneten Axial-Dichtspitze (10) angeordnet ist.

2. Dichtungsanordnung (1) nach Anspruch 1,
wobei die erste Komponenten (3) eine feststehende und die zweite Komponenten (4) eine bewegbare Komponente ist.

3. Dichtungsanordnung (1) nach Anspruch 1,
wobei die erste Komponente (3) eine bewegbare und die zweite Komponente (4) eine feststehende Komponente ist.

4. Dichtungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zwei parallel zum Spalt (2) ausgerichtete Axial-Dichtspitzen (10) in der zweiten Komponente (4) übereinander angeordnet sind,
wobei der oberen Dichtspitze eine in der ersten Komponente (3) angeordnete Dichtspitze gegenüber angeordnet ist.

5. Dichtungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die parallel zum Spalt (2) angeordnete Axial-Dichtspitze (10) in der zweiten Komponente (4) in einen Hinterschnitt (15) in der ersten Komponente (3) ragt.

6. Dichtungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die zweite Komponente (4) eine Laufschaufel einer Strömungsmaschine ist.

7. Dichtungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Komponente (3) ein Innengehäuse einer Strömungsmaschine ist.

Zeichnung