CH373063A - Strömungsmaschinen-Spaltdichtung - Google Patents

Description

      Strömungsmaschinen-Spaltdichtung       Die Dichtspalte zwischen den freistehenden  Schaufeln eines Kranzes, z. B.     Laufkranzes,    einer  Strömungsmaschine, insbesondere     Axialströmungs-          maschine,    und dem dem Kranz, insbesondere den Lauf  schaufelenden, gegenüber     befindlichen    Teil der Ma  schine müssen so gross sein, dass in keinem der mög  lichen Betriebszustände ein Anstreifen der Schaufel  enden am genannten Teil     stattfindet.    Das Anstreifen  kann z.

   B. durch unterschiedliche Wärmedehnungen  des genannten Teiles und der Schaufeln, durch     Un-          rundwerden    des genannten Teiles, durch     Läuferdurch-          biegung    beim Durchfahren der kritischen Drehzahl  usw. hervorgerufen werden. Die Grösse des Dicht  spaltes muss so gewählt werden, dass auf jeden Fall  ein Anstreifen des Schaufelkranzes am genannten Teil  vermieden wird. Es muss daher die Spielvorgabe grö  sser als notwendig gewählt werden, wodurch sich der  Wirkungsgrad der Maschine verschlechtert.  



  Um dieses grosse Spiel zu vermeiden, kann, wie  bekannt, das besagte Teil der Maschine, das meist  ein Teil eines feststehenden Gehäuses ist, auf dem  gesamten Umfang mit einer     Schicht    weichen Werk  stoffes - weicher als der Schaufelwerkstoff - aus  gekleidet werden, welcher     Schichtwerkstoff    bei An  streifen der Enden der Schaufeln durch diese Enden  abgetragen wird.

   Das zu zerspanende Volumen wei  chen Materials ist infolge der grossen     Oberfläche    der  Umfangsschicht verhältnismässig gross und damit auch  die Wärmeentwicklung und die     Zerspanarbeit.    Hinzu  kommt, dass zum Beispiel für Turbinen, insbesondere  Gasturbinen, weiche     Auskleidungswerkstoffe    nicht  nur der Beanspruchung durch die Abtragung, son  dern auch einer hohen Gastemperatur und der Ero  sion durch das mit grosser Geschwindigkeit strömende  Gas ausgesetzt sind.  



  Die genannten Nachteile werden bei einer Dich  tung gemäss der     Erfindung    behoben. Es handelt sich    gemäss der Erfindung um eine Strömungsmaschinen  Spaltdichtung zwischen einem Schaufelkranz mit frei  stehenden Schaufeln und einem diesem gegenüber  befindlichen Teil der Maschine, wobei dieses Teil  und der Kranz relativ zueinander umlaufen, bei wel  cher Dichtung das genannte Teil der Maschine Werk  stoff mit     Schleifwirkung        dichtspaltbegrenzend    auf  weist. Damit tritt bei Berührung eine Abtragung von  Werkstoffvolumen an den- Schaufelenden auf, das  weitaus geringer ist als das abzutragende Werkstoff  volumen der     obengenannten    Ringschicht weichen  Materials.

   Das abzutragende Volumen kann oft zum       Beispiel:    auf etwa     1710    zurückgehen; es kann auch       i/20    betragen. Die     Abtragevolumenverkleinerung     hängt von dem Verhältnis der     Schleifwerkstofffläche     zu der Summe der     Schaufelendenstirnflächen    sämt  licher Schaufeln eines Kranzes ab. Ist das Schaufel  profil am Schaufelende geschwächt, dann wird das  abzutragende also abzuschleifende Volumen noch       kleiner.     



  In der Zeichnung ist in     Fig.    1 als Ausführungs  beispiel eine     Axialgasturbinen-Spaltdichtung    gemäss  der Erfindung für einen Laufkranz dargestellt.     Fig.    2  zeigt eine abgewandelte Form einer Gehäusenut     mit          Schleifwerkstoff.     



  Im Gehäuse 10 einer     Axialgasturbine    befindet  sich eine Ringnut 11     schwalbenschwanzförmigen     Querschnittes. Diese Nut 11 ist mit     Elektrokorund-          körnern    ausgefüllt, die in keramischer Bindemasse  eingebettet sind. Dieser     Schleifwerkstoff    ist mit 12  bezeichnet. Bei Verkleinerung der Dichtspalte 13  und anschliessender Berührung zwischen den Schau  felenden 14 und dem     Schleifwerkstoff    12 werden die  Schaufelenden 14 abgearbeitet.

   Die in     Fig.2    dar  gestellte     Gehäuseringnut    15 ist     hinterd'reht    und eben  falls mit dem genannten     Schleifwerkstoff    12 aus  gefüllt.      Die Dichtung gemäss der Erfindung wird ins  besondere bei     Dampfturbinen,    Gasturbinen oder  Kompressoren     verwendet.    Der Schleifwerkstoff kann  bei einem Teil der Kränze einer     mehrkränzigen    Ma  schine oder bei sämtlichen Kränzen einer solchen  Maschine und ferner bei Lauf-     und/oder        Leitschaufel-          kränzen    angewendet werden.

   Die Dichtung kann bei  Axial- oder     Radialströmungsmaschinen    und ferner  auch bei Maschinen mit besonderen     Leitschaufelträ-          gern    (Innengehäuse) angewendet werden, wobei dann  diese Träger den     Schleifwerkstoff    aufweisen.  



       Gegebenenfalls,    z. B. bei Gasturbinen, ist der  Schleifwerkstoff von der Art, dass er höhere Tempe  raturen, z. B. 800  C, aushält und; oder bei höheren       Strömungsmittelgeschwindigkeiten,    z. B. Gasgeschwin  digkeiten, nicht erodiert.  



  Das genannte Maschinenteil, das z. B. ein Teil  eines feststehenden Gehäuses ist und z. B. bei Axial  strömungsmaschinen einen     Laufschaufelkranz    um  gibt, weist den     Schleifwerkstoff    insbesondere auf dem  gesamten     Dichtspaltumfang    auf. Schleifwerkstoff kön  nen z. B.     Elektrokorund-    oder     Siliziumkarbidkörner     jeweils in einer z. B. keramischen Bindemasse sein.  Dieser Werkstoff ist z. B. bei etwa 1400  C im Ofen  gebrannt worden. Vorzugsweise soll das Haftver  mögen der Körner in der Masse nicht zu gross sein,  die     Porosität    und die Korngrösse dagegen sollen  nicht zu klein sein.

   Ist dies der Fall, dann verliert die       Schleifwerkstoffschicht    die Körner leichter, und der  Schleifwerkstoff schleift frei und kühl und nutzt sich  ab, was für die Korrektur der Rundheit des genann  ten Maschinenteiles bzw. der     Schleifwerkstoffschicht     von. Wichtigkeit ist. Von     Vorteil    ist auch die wärme  dämmende Wirkung der     Schleifwerkstoffschicht.     



  Das genannte Maschinenteil weist den Schleif  werkstoff insbesondere in mindestens einer Nut, z. B.       Schwalbenschwanznut,    auf. Eine solche Nut kann  eine Ringnut sein. Das genannte Maschinenteil kann  auch     Schleifwerkstoff-Segmentstücke    aufweisen, und  zwar insbesondere in     Schwalbensc'hwanznuten.    Das  genannte Maschinenteil weist die     Schleifwerkstoff-          Segmentstücke    vorzugsweise in einer Ringnut auf.  Die     Segmentstücke    bestehen insbesondere aus der    schon oben genannten, z.

   B. keramischen Binde  masse mit den genannten Körnern.     Segmentstücke     können auch in Nuten vorgesehen sein, die senkrecht  zur Umfangsrichtung des umlaufenden Teiles ver  laufen. In allen genannten Fällen können die     Seg-          mentstücke    eingekittet sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Strömungsmaschinen-Spaltdichtung zwischen einem Schaufelkranz mit freistehenden Schaufeln und einem diesem gegenüber befindlichenTeil derMaschine, wobei dieses Teil und der Kranz relativ zueinander umlau fen, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Teil (10) der Maschine Werkstoff (12) mit Schleifwirkung dichtspalt'begrenzend aufweist. UNTERANSPRÜCHE 1. Spaltdichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Maschinenteil (10) den Schleifwerkstoff (12) auf dem gesamten Dicht spaltumfang aufweist. 2.

   Spaltdichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifwerkstoff (12) Elek- trokorundkörner in einer Bindemasse sind. 3. Spaltdichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifwerkstoff Silizium karbidkörner in einer Bindemasse sind. 4. Spaltdichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Maschinenteil (10) den Schleifwerkstoff (12) in mindestens einer Nut (11) aufweist. 5. Spaltdichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das ge nannte Maschinenteil (10) den Schleifwerkstoff (12) in einer Ringnut (11) aufweist.

   G. Spaltdichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das ge nannte Maschinenteil (10) Schleifwerkstoff-Segment- stücke aufweist. 7. Spaltdichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, d'ass das ge nannte Maschinenteil (10) Schleifwerkstoff-Segment- stücke in einer Ringnut (11) aufweist.