CH703516A2 - Turbomaschine. - Google Patents

Abstract

Turbomaschine (1) mit einem ein Lagergehäuse (11) und ein Laufradgehäuse (12, 13) aufweisenden Gehäuse (10), einer drehbar in dem Lagergehäuse gelagerten Welle (30), einem mit der Welle verbundenen und in dem Laufradgehäuse angeordneten Laufrad (20, 21), und einer Dichtung (50), die einen von einem stationären einen Durchgang der Welle von dem Lagergehäuse zum Laufradgehäuse definierenden Gehäuseteil gebildeten ersten Dichtungsteil (51) und einen mit einem Aussenumfang der Welle verbundenen zweiten Dichtungsteil (52) aufweist und die einen Fluiddurchgang zwischen Lagergehäuse und Laufradgehäuse sperrt, wobei lagergehäuseseitig an dem ersten Dichtungsteil eine mit einer Krümmung umfänglich um den Aussenumfang der Welle umlaufende Fluidablaufrinne (51a) vorgesehen ist, so dass auf den ersten Dichtungsteil aufgebrachtes Lagergehäusefluid (LF) entlang der Fluidablaufrinne vertikal abwärts abfliessen kann. Gemäss der Erfindung ist in der Fluidablaufrinne beidseitig der Welle jeweils ein Fluidstromleitelement (56) vorgesehen, welches das Lagergehäusefluid (LF) radial von der Welle (30) weg aus der Fluidablaufrinne herausleitet. Damit wird sicher ein Fluiddurchtritt durch die Dichtung verhindert.

Description

Beschreibung

[0001 ] Die Erfindung betrifft eine Turbomaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

[0002] Eine Turbomaschine der eingangsgenannten Art ist aus DE 102007 027 869 A1 bekannt. Die in diesem Dokument beschriebene Turbomaschine weist eine Dichtung auf, die einen Fluiddurchgang zwischen einem Lagergehäuse und einem Laufradgehäuse der Turbomaschine sperrt.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Turbomaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, bei der ein Fluiddurchtritt durch die Dichtung noch sicherer verhindert wird.

[0004] Dies wird mit einer Turbomaschine gemäss Anspruch 1 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

[0005] Gemäss der Erfindung weist eine Turbomaschine ein Gehäuse mit einem Lagergehäuse und einem Laufradgehäuse, eine drehbar in dem Lagergehäuse gelagerte Welle, ein mit der Welle verbundenes und in dem Laufradgehäuse angeordnetes Laufrad, und eine Dichtung auf, die einen von einem stationären einen Durchgang der Welle von dem Lagergehäuse zum Laufradgehäuse definierenden Gehäuseteil gebildeten ersten Dichtungsteil und einen mit einem Aussenumfang der Welle verbundenen zweiten Dichtungsteil aufweist und die einen Fluiddurchgang zwischen Lagergehäuse und Laufradgehäuse sperrt. An dem ersten Dichtungsteil ist lagergehäuseseitig eine mit einer Krümmung umfänglich um den Aussenumfang der Welle umlaufende Fluidablaufrinne vorgesehen, sodass auf den ersten Dichtungsteil aufgebrachtes Lagergehäusefluid entlang der Fluidablaufrinne vertikal abwärts abfliessen kann. Die erfindungsgemässe Turbomaschine zeichnet sich dadurch aus, dass in der Fluidablauf rinne beidseitig der Welle jeweils ein Fluidstromleitelement vorgesehen ist, welches das Lagergehäusefluid radial von der Welle weg aus der Fluidablaufrinne herausleitet.

[0006] Die Fluidablaufrinne ist dazu vorgesehen, ein ungehindertes Eindringen des an dem ersten Dichtungsteil abfliessenden Lagergehäusefluids, wie z.B. Schmieröls, in die Dichtung hinein zu vermeiden. Das Lagergehäusefluid folgt der Fluidablaufrinne bis es nach vertikal unten abfliesst.

[0007] Durch die Erfinder wurde erkannt, dass das Lagergehäusefluid durch Grenzschichtvorgänge zwischen Lagergehäusefluid und erstem Dichtungsteil bzw. minimale hydrostatische Druckunterschiede jedoch relativ lange der Fluidablaufrinne folgt, so dass ein Ablösewinkel des Lagergehäusefluids in Bezug auf eine seitlich an die Fluidablaufrinne angelegte Vertikale grösser als 180 Grad ist.

[0008] Ist durch bestimmte Umstände der Ablösewinkel des Lagergehäusefluids gross genug, kann es im vertikal unteren Bereich der Fluidablaufrinne zur Ansaugung des der Fluidablaufrinne folgenden Lagergehäusefluids und somit zu einer Undichtigkeit der Dichtung kommen.

[0009] Dadurch, dass erfindungsgemäss in der Fluidablaufrinne beidseitig der Welle jeweils ein Fluidstromleitelement vorgesehen ist, welches das Lagergehäusefluid radial von der Welle weg aus der Fluidablaufrinne herausleitet, wird der Ablösewinkel des Lagergehäusefluids so stark verkleinert, dass ein Einsaugen des Lagergehäusefluids in die Dichtung zuverlässig vermieden wird.

[0010] Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung weist jedes Fluidstromleitelement einen Einlaufbereich, in dem das Lagergehäusefluid auf das Fluidstromleitelement auftrifft, und einen Auslaufbereich auf, in dem sich das Lagergehäusefluid von dem Fluidstromleitelement ablöst.

[0011 ] Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Einlaufbereich in Form einer sich von einer Bodenfläche der Fluidablaufrinne aus radial weg von der Welle erstreckenden Einlauffläche ausgebildet.

[0012] Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung kann das die Fluidablauf rinne entlangfliessende Lagergehäusefluid auf einfache Weise nahezu vollständig aus der Fluidablaufrinne herausgeleitet und in eine andere hinsichtlich der Dichtigkeit der Dichtung unproblematische Strömungsrichtung gebracht werden.

[0013] Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung ist der Einlaufbereich entgegengesetzt zur Krümmung der Fluidablaufrinne bogenförmig gekrümmt.

[0014] Durch den damit geschaffenen bevorzugt relativ grossen Einlaufradius kann das Lagergehäusefluid strömungstechnisch beruhigt und damit zuverlässig aus der Fluidablaufrinne abfliessen.

[0015] Gemäss noch einer Ausführungsform der Erfindung weist der Auslaufbereich eine Abrisskante auf, die den Einlaufbereich an einem von der Fluidablaufrinne abgewandten Ende dessen begrenzt und die an einer radial äussersten Position des Fluidstromleitelements angeordnet ist.

[0016] Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung wird auf einfache Weise sichergestellt, dass sich das aus der Fluidablaufrinne herausgeleitete Lagergehäusefluid zuverlässig wieder von dem Fluidstromleitelement ablöst und radial nach aussen versetzt nach vertikal unten abfliesst.

[0017] Gemäss noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Auslaufbereich eine Nachleitfläche auf, die sich umfänglich der Welle erstreckend an die Abrisskannte anschliesst.

2 [0018] Durch diese Nachleitfläche wird sichergestellt, dass verbleibendes noch nicht an der Abrisskante abgelöstes Lagergehäusefluid radial nach aussen versetzt weitergeführt wird bis es sich letztendlich von der Nachleitfläche ablöst und nach vertikal unten abfliesst.

[0019] Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung ist die Nachleitfläche entsprechend der Krümmung der Fluidablaufrinne gekrümmt.

[0020] Auf diese Weise wird vorteilhaft jegliches restliche Lagergehäusefluid vor einem Einsaugen in die Dichtung bewahrt, da die Nachleitfläche das restliche nach radial aussen geleitete Lagergehäusefluid auf diesem radial äusseren Niveau hält, bis sich das restliche Lagergehäusefluid von der Nachleitfläche ablöst und nach vertikal unten abfliesst.

[0021 ] Gemäss noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Eintrittsende jedes der beiden Fluidstromleitelemente an einem von einer längsten horizontalen Sekante der Fluidablaufrinne definierten Punkt angeordnet.

[0022] Dieser Punkt definiert die Stelle, an der sich das Lagergehäusefluid in der Fluidablaufrinne radial am weitesten aussen befindet. Dadurch, dass das jeweilige Eintrittsende der Fluidstromleitelemente an dieser Stelle angeordnet ist, wird das Lagergehäusefluid zum bestmöglichen Zeitpunkt aus der Fluidablaufrinne herausgeleitet, so dass letztendlich ein maximaler radialer Versatz des Lagergehäusefluids nach radial aussen erzielt wird und damit ein Einsaugen von Lagergehäusefluid in die Dichtung noch sicherer verhindert wird.

[0023] Bevorzugt ist das erste Dichtungsteil von einem Dichtdeckel gebildet, der von Seiten des Laufradgehäuses aus an das Gehäuse angesetzt Ferner ist bevorzugt die Dichtung als berührungslose Labyrinthdichtung ausgebildet.

[0024] Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detaillierter beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Längsschnittansicht einer Turbomaschine gemäss einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine schematische Längsschnittansicht der Turbomaschine von Fig. 1 .

Fig. 3 zeigt eine vergrösserte Ansicht eines Bereichs von Fig. 1 .

Fig. 4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Turbomaschine von

[0025] Fig. 1 , wobei Fluidstromleitelemente gemäss einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt sind.

[0026] Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 eine Turbomaschine 1 gemäss einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

[0027] Die Turbomaschine 1 kann z.B. als Abgasturbolader oder als Powerturbine ausgebildet sein. Bei der in den Figuren gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist die Turbomaschine 1 als Abgasturbolader ausgebildet.

[0028] Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, weist die Turbomaschine 1 ein Gehäuse 10 mit einem Lagergehäuse 1 1 und zwei Laufradgehäusen 12 und 13 auf. Die beiden Laufradgehäuse (welche jeweils Ab- und Zuströmgehäuseteile aufweisen) nehmen jeweils ein Laufrad 20 bzw. 21 auf, wobei das in Fig. 1 linke Laufrad 20 als Turbinenlaufrad ausgebildet ist und das in Fig. 1 rechte Laufrad 21 als Verdichterlaufrad ausgebildet ist. Für die folgende Beschreibung wird das Turbinenlaufrad als erstes Laufrad 20 und wird dessen zugehöriges Laufradgehäuse als erstes Laufradgehäuse 12 bezeichnet. Demgemäss wird das Verdichterlaufrad als zweites Laufrad 21 und wird dessen zugehöriges Laufradgehäuse als zweites Laufradgehäuse 13 bezeichnet.

[0029] Die Turbomaschine 1 weist ferner eine über eine Mehrzahl von Gleitlagern 40 drehbar in dem Lagergehäuse 1 1 gelagerte Welle 30 auf, die das erste Laufrad 20 und das zweite Laufrad 21 fest miteinander verbindet.

[0030] In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass eine Powerturbine durch das Fehlen des zweiten Laufrades 21 in Verbindung mit den entsprechenden Veränderungen am Gehäuse 10 und evtl, an der Lagerung der Welle 30 gekennzeichnet wäre. Das durch Entspannung und Abkühlung von Abgas auf der Turbinenseite über die Welle 30 übertragene Drehmoment wird in diesem Fall unter Umständen über ein Getriebe an einen Generator zur Stromerzeugung weitergeleitet.

[0031 ] Die wie hier gezeigte als Abgasturbolader ausgebildete Turbomaschine 1 muss am Austritt der Welle 30 aus dem Lagergehäuse 1 1 einerseits gegen den Eintritt von Luft aus dem zweiten Laufradgehäuse 13 (Verdichterseite) und gegen den Eintritt von Abgas aus dem ersten Laufradgehäuse 12 (Turbinenseite) in das Lagergehäuse 1 1 abgedichtet werden. Zum Andere müssen Wellendichtungen das Austreten von Lagergehäusefluid (hier z.B. Schmieröl) aus dem Lagergehäuse 1 1 in die anschliessenden Radseitenräume von Verdichter und Turbine verhindern. Hierbei unterscheiden sich die Anforderungen an die Wellendichtungen zwischen radialen und axialen Abgasturboladern vorwiegend auf der Abgasseite bzw. Turbinenseite. Zudem stellen sich in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Turbomaschine 1 verschiedene Betriebsbedingungen vor und nach den Wellendichtungen ein.

[0032] In Fig. 3 ist in vergrösserter Ansicht eine als berührungslose Labyrinthdichtung ausgebildete Dichtung 50 gezeigt, die einen von einem stationären einen Durchgang der Welle 30 von dem Lagergehäuse 1 1 zum ersten Laufradgehäuse

3 12 definierenden Gehäuseteil gebildeten ersten Dichtungsteil 51 und einen mit einem Aussenumfang der Welle 30 verbundenen zweiten Dichtungsteil 52 aufweist und die einen Fluiddurchgang zwischen Lagergehäuse 1 1 und erstem Laufradgehäuse 12 sperrt.

[0033] Im Betrieb der Turbomaschine 1 setzt sich der Druck an einem Austritt des zweiten Laufrades 21 im benachbarten Radseitenraum fort. Trotz der Drossellabyrinthe an einem Radrücken des zweiten Laufrades 21 steht ein bestimmter Überdruck an der Dichtung zum Lagergehäuse 1 1 an. Aufgabe dieser Dichtung ist es den Eintrag von Luft in das Lagergehäuse 1 1 und damit den Massenstromverlust (Blow-By) so gering wie möglich zu halten. Ein Unterdrück vor der Dichtstelle stellt hier eher die Ausnahme dar und kann zudem durch entsprechende Auslegung der Drossellabyrinthe oder einer Radseitenraumentlüftung verhindert werden. Durch den stetig anstehenden Überdruck vor der Dichtung wird somit der Austritt von Lagergehäusefluid, welches die Dichtstelle vom Lagergehäuse 1 1 aus spritzend beaufschlagt, verhindert.

[0034] Bei radialen Abgasturboladern (wie der in den Figuren gezeigten Turbomaschine 1 ) stellen sich auf der Turbinenseite im Betrieb ähnliche Zustände ein. Der Abgasdruck vor der Turbine pflanzt sich in den Radseitenraum fort und steht vor der Dichtung 50 an. Solange die Drehzahl der Welle 30 der Turbomaschine 1 eine bestimmte Drehzahl im unteren Bereich nicht unterschreitet, wird sich an diesen Bedingungen auch nichts ändern, d.h. es wird ständig Überdruck vor der Dichtung 50 anstehen.

[0035] Andere Bedingungen vor der Dichtung 50 können sich im sogenannten Nachschmierbetrieb einstellen. Bei stillstehendem Laufzeug (Laufräder 20, 21 und Welle 30) werden hierbei die Gleitlager 40 der Turbomaschine 1 nachgeschmiert, um die eingetragene Restwärme abzuführen. Während dieser Nachschmierung kann sich durch den Effekt des Kaminzugs ein Unterdrück in dem Abströmgehäuseteil des ersten Laufradgehäuses 12 (Turbinenseite) einstellen, wobei sich der Unterdrück sich bis vor die Dichtung 50 zwischen erstem Laufradgehäuse 12 und Lagergehäuse 1 1 fortsetzt. Aus diesem Grund muss die Dichtung 50 auch für diesen Betriebszustand ausgelegt werden. Es muss verhindert werden, dass durch das Druckgefälle in Richtung turbinenseitigem Radseitenraum Lagergehäusefluid über die Dichtung 50 angesaugt wird.

[0036] Gemäss der Erfindung sind die Dichtung und deren angrenzende Bauteile so gestaltet, dass ein Austritt von Lagergehäusefluid über die Welle 30 aus dem Lagergehäuse 1 1 in den Radseitenraum des ersten Laufrades 20 zuverlässig verhindert wird.

[0037] Die Dichtung 50 wird im Betrieb der Turbomaschine 1 von Lagergehäusefluid (hier Schmieröl) spritzend beaufschlagt, wobei das Lagergehäusefluid als Lageröl aus den einzelnen Lagerkomponenten der Turbomaschine 1 austritt. Des Weiteren kann die Dichtung 50 über zusätzliche Beaufschlagung direkt aus (ÖI-) Zuführbohrungen der Gleitlager 40 mit Lagergehäusefluid (hier Spritzöl) benetzt werden, wobei diese Benetzung der Kühlung der Dichtungskomponenten dient und somit die Verkokung von Lagergehäusefluid innerhalb der Dichtung 50 verhindern soll. Dabei kann vor dem Lagergehäuse 1 1 Über- oder Unterdrück herrschen. Die Dichtung 50 kann nur von Lageröl, nur von Spritzöl und von Lager- und Spritzöl zugleich beaufschlagt werden. Temperatur und Druck des zu den Gleitlagern 40 zugeführten Lagergehäusefluids kann dabei variieren, was im Wesentlichen die Menge und das Ablaufverhalten des Lagergehäusefluids auf der Dichtung 50 beeinflusst.

[0038] Der zweite Dichtungsteil 52 der Dichtung 50 wird durch einen profilierten Wellenabschnitt oder wie in Fig. 3 gezeigt in Ausführung einer aufgeschrumpften Hülse auf der Welle 30 vor dem ersten Laufrad 20 (Turbinenlaufrad) gebildet. Der erste Dichtungsteil 51 der Dichtung 50 wird von einem separaten Bauteil des Lagergehäuses 1 1 gebildet, welches hier als Dichtdeckel ausgeführt ist. Das Profil von erstem Dichtungsteil 51 und zweitem Dichtungsteil 52 bildet ein berührungsloses Fanglabyrinth 53 aus, welches durch mehrere aufeinanderfolgende Dichtspalte und Abführkammern 54 charakterisiert ist.

[0039] Wie bereits erwähnt, wird die Dichtung 50 durch Lagergehäusefluid, das aus einer unmittelbar angrenzenden hier als Radiallagerbüchse 41 ausgebildeten Lagerkomponente austritt, bespritzt. Der äussere Sitz der schwimmenden Radiallagerbüchse 41 kann hierbei von einer sogenannten Kammerungsscheibe 60 in axialer Richtung begrenzt werden. Im Fall einer festgesetzten Radiallagerbüchse 41 (Art Quetschöldämpfer) dient die Kammerungsscheibe 60, die dann mit einer Nut in die Stirnseite der Radiallagerbüchse 41 eingreift, zum Festhalten der Radiallagerbüchse 41 (kein Mitrotieren der Radiallagerbüchse 41 ). Im Fall einer mitrotierenden Radiallagerbüchse 41 hat die Kammerungsscheibe 60 die Funktion der Einstellung des axialen Spiels der Radiallagerbüchse 41 , was für die Drehzahl der Radiallagerbüchse 41 massgebend ist. In beiden Fällen dient die Kammerungsscheibe 60 aber auch der Drosselung des ausfliessenden Lagergehäusefluids aus einem inneren und einem äusseren Schmierspalt der Radiallagerbüchse 41 und beeinflusst somit entscheidend das Dämpfungsverhalten des Gleitlagers 40.

[0040] Das aus der Radiallagerbüchse 41 und damit am Innendurchmesser der Kammerungsscheibe 60 austretende Lagergehäusefluid beaufschlagt in den meisten Fällen vorwiegend den ersten Dichtspalt der Dichtung 50. Aber auch die umliegenden Bereiche des ersten Dichtungsteils 51 (Dichtdeckel) werden von geringeren Mengen (Tröpfchen und Nebel) von Lagergehäusefluid benetzt. Um eine Verkokung dieser geringen Mengen von Lagergehäusefluid am ersten Dichtungsteil 51 zu verhindern, wird dieser Bereich bewusst von einem Lagergehäusefluidstrahl aus einer Spritzbohrung 71 gekühlt, wobei der Lagergehäusefluidstrahl in einem oberen Bereich des ersten Dichtungsteils 51 auf dieses auftrifft. Die Spritzbohrung 71 mündet in eine Lagergehäusefluid-Versorgungsbohrung 70 der Radiallagerbüchse 41 . Zur Turbinenseite hin wird der der erste Dichtungsteil 51 noch durch einen zusätzlichen Deckel 80 hier einen Abschlussdeckel) von dem Radseitenraum des ersten Laufrades 20 getrennt.

4 [0041 ] Wie insbesondere in Fig. 4 ersichtlich, ist gemäss der Erfindung lagergehäuseseitig an dem ersten Dichtungsteil 51 eine mit einer kreisförmigen Krümmung umfänglich um den Aussenumfang der Welle 30 umlaufende Fluidablaufrinne 51 a vorgesehen, so dass auf den ersten Dichtungsteil 51 aufgebrachtes Lagergehäusefluid LF entlang der Fluidablaufrinne 51 a vertikal abwärts abfliessen kann. In der Fluidablaufrinne 51 a ist beidseitig der Welle 30 jeweils ein Fluidstromleitelement 56, 56 (in Fig. 4 nur das vordere sichtbar) vorgesehen, welches das Lagergehäusefluid LF radial von der Welle 30 weg aus der Fluidablaufrinne 51 a herausleitet.

[0042] Gemäss der Erfindung können Fluidstromleitelemente 56, 56 in Verbindung mit Dichtungselementen umgesetzt werden, welche zur ausreichenden Kühlung und somit zur Vermeidung von Ölkoks während des Betriebs der Turbomaschine 1 durch eine ständige Bespritzung mit Lagergehäusefluid LF gekühlt werden. Im vorliegenden Fall sind die Fluidstromleitelemente 56, 56 in den ersten Dichtungsteil 51 (Dichtdeckel) integriert, der zusammen mit den wellenseitigen Fanglabyrinthen (dem zweiten Dichtungsteil 52) die Dichtung 50 der Turbomaschine 1 darstellt. Die Fluidstromleitelemente 56, 56 befinden sich hierbei in der Fluidablauf rinne 51 a des ersten Dichtungsteils 51 . Die Fluidstromleitelemente 56, 56 können entweder als einzelne Bauteile zu beiden Seiten einer unteren Abführnut 55 (siehe Fig. 3) in die Fluidablaufrinne 51 a eingebracht sein oder können z.B. beim Ausdrehen der Fluidablauf rinne 51 a innerhalb des Fertigungsprozesses als Vollmaterial stehen bleiben. Beide Varianten erfüllen dieselbe Funktion.

[0043] Gemäss der Erfindung weist jedes Fluidstromleitelement 56 einen Einlaufbereich 56a, in dem das Lagergehäusefluid LF auf das Fluidstromleitelement 56 auftrifft, und einen Auslaufbereich 56b auf, in dem sich das Lagergehäusefluid LF von dem Fluidstromleitelement 56 ablöst.

[0044] Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist der Einlaufbereich 56a in Form einer sich von einer Bodenfläche 51 b der Fluidablaufrinne 51 a aus radial weg von der Welle 30 erstreckenden Einlauffläche ausgebildet, wobei der Einlaufbereich 56a entgegengesetzt zur Krümmung der Fluidablauf rinne 51 a bogenförmig gekrümmt ist.

[0045] Wie ferner aus Fig. 4 ersichtlich, weist der Auslaufbereich 56b eine Abrisskante 56c auf, die den Einlaufbereich 56a an einem von der Fluidablaufrinne 51 a abgewandten Ende dessen begrenzt und die an einer radial äussersten Position des Fluidstromleitelements 56 angeordnet. Der Auslauf bereich 56b weist ferner eine Nachleitfläche 56d auf, die sich umfänglich der Welle 30 erstreckend an die Abrisskannte 56c anschliesst, wobei die Nachleitfläche 56d entsprechend der Krümmung der Fluidablaufrinne 51 a gekrümmt ist.

[0046] Demnach sind die Fluidstromleitelemente 56, 56 strömungsgünstig ausgebildet, d.h. sie haben am Einlaufbereich 56a des ablaufenden Lagergehäusefluids LF einen grossen Radius, um das Lagergehäusefluid LF möglichst beruhigt aus der Fluidablaufrinne 51 a herauszuführen. Zudem sind die Fluidstromleitelemente 56, 56 am Ende, d.h. im Auslaufbereich 56b, so gestaltet, dass das Lagergehäusefluid LF die angrenzende Abführnut 55 nicht mehr erreichen kann und vorher abläuft.

[0047] Wie in Fig. 4 veranschaulicht, soll die Fluidablaufrinne 51 a des ersten Dichtungsteils 51 auf diese gespritztes Lagergehäusefluid LF um die Dichtstelle herum abführen. Dabei kann das Lagergehäusefluid LF an einer oder mehreren beliebigen Stelle(n) des ersten Dichtungsteils 51 auf dieses auftreffen. Gemäss der Erfindung muss das Lagergehäusefluid LF nicht zwangsläufig bewusst, durch eine geeignet ausgerichtete Düse auf den ersten Dichtungsteil 51 aufgebracht werden, sondern es ist ebenfalls denkbar, dass die Benetzung des ersten Dichtungsteils 51 sich aus dem Ausfluss von Lagergehäusefluid LF aus der Lagerstelle, aus der Bespritzung des ersten Dichtungsteils 51 durch von der Welle 30 abgeschleudertes Lagergehäusefluid LF oder sonstige andere Bespritzungseinflüsse ergeben kann.

[0048] Um ein ungehindertes Eindringen des an der Kontur des ersten Dichtungsteils 51 abfliessenden Lagergehäusefluids LF in die eigentliche Geometrie der Dichtung 50 zu vermeiden, ist durch geeignete Gestaltung der Innenseite des ersten Dichtungsteils 51 die Fluidablaufrinne 51 a realisiert. Dieser Fluidablaufrinne 51 a folgt das Lagergehäusefluid LF bis es nach unten abfliesst. Jedoch fliesst das Lagergehäusefluid LF an einer Stelle der grössten horizontalen Sekante Smax der Fluidablauf rinne 51 a nicht senkrecht nach unten ab, sondern folgt, abhängig von der Stärke des Volumenstroms von Lagergehäusefluid LF und einem durch die Dichtung 50 angesaugten Gasstrom GS, welcher aus einem vor der Dichtung 50 anliegendem Unterdrück resultieren kann, noch einer gewissen Weile der Zylinderfläche bzw. Bodenfläche 51 b der Fluidablauf rinne 51 a. Die längste horizontale Sekante Smax der Fluidablauf rinne 51 a erstreckt sich horizontal durch die Mittellängsachse der Welle 30 hindurch.

[0049] Ein Ablösewinkel des Lagergehäusefluids LF in Bezug auf eine seitlich an die Fluidablauf rinne 51 a angelegte Vertikale wäre somit grösser als 180 Grad. Der Grund für diesen Umstand sind Einflüsse von Grenzschichtvorgängen zwischen Lagergehäusefluid LF und erstem Dichtungsteil 51 und minimalen, hydrostatischen Druckunterschieden auf der Innenseite des ersten Dichtungsteils 51 .

[0050] Aufgrund der nach unten gerichteten, radialen Öffnung von Fanglabyrinthkammern, welche die oben bereits erwähnte Abführnut 55 bilden, welche zur Abfuhr von durch den ersten Dichtspalt der Dichtung 50 eingedrungenem Lagergehäusefluid LF dient, schlägt der angesaugte Luftstrom bzw. Gasstrom GS im Allgemeinen den Weg durch die Abführnut 55 ein, da diese dem Gasstrom GS den geringsten Widerstand entgegensetzt. Ist durch bestimmte Umstände der Ablösewinkel des Lagergehäusefluids LF gross genug und/oder der die Dichtung 50 durchströmende Gasstrom GS ausreichend gross, könnte es zur Ansaugung des der Fluidablauf rinne 51 a folgenden Lagergehäusefluids LF und somit zu einer Undichtigkeit der Dichtung 50 kommen.

5 [0051 ] Die erfindungsgemäss vorgesehenen Fluidstromleitelemente 56, 56 beeinflussen die Grösse des Ablösewinkels des an der Innenseite des ersten Dichtungsteils 51 ablaufenden und der Fluidablaufrinne 51 a folgenden Lagergehäusefluids LF in solch einer Weise, dass sich der Ablösewinkel des ablaufenden Lagergehäusefluids LF erheblich reduziert. Dies hat zur Folge, dass sich der aus der Abführnut 55 ausfliessende Lagergehäusefluidstrom nicht mit dem Strom von über die Fluidablaufrinne 51 a f liessendem Lagergehäusefluid LF (Spritzöl) verbindet und dass eine auf dem Gasstrom GS durch die Dichtung 50 basierende Ansaugung dieses Lagergehäusefluids LF sicher verhindert wird.

[0052] Um eine besonders sichere Abführung bzw. Ablösung des Lagergehäusefluids LF aus der Fluidablauf rinne 51 a zu erzielen, ist ein Eintrittsende 56e jedes der beiden Fluidstromleitelemente 56, 56 an einem von der längsten horizontalen Sekante Smax der Fluidablauf rinne 51 a definierten Punkt angeordnet.

Bezugszeichenliste

[0053]

I Turbomaschine

10 Gehäuse

I I Lagergehäuse

12 Laufradgehäuse

13 Laufradgehäuse

20 Laufrad

21 Laufrad

30 Welle

40 Gleitlager

41 Radiallagerbüchse

50 Dichtung

51 erster Dichtungsteil

51 a Fluidablaufrinne

51 b Bodenfläche

52 zweiter Dichtungsteil

53 Fanglabyrinth

54 Abführkammer

55 Abführnut

56 Fluidstromleitelement

56a Einlaufbereich

56b Auslaufbereich

56c Abrisskante

56d Nachleitfläche

56e Eintrittsende

60 Kammerungsscheibe

70 Lagergehäusefluid-Versorgungsbohrung

71 Spritzbohrung

80 Deckel

6

Claims (10)

1. Smax längste horizontale Sekante LF Lagergehäusefluid GS Gasstrom Patentansprüche 1 . Turbomaschine (1 ) mit einem ein Lagergehäuse (11 ) und ein Laufradgehäuse (12, 13) aufweisenden Gehäuse (10), einer drehbar in dem Lagergehäuse (1 1 ) gelagerten Welle (30), einem mit der Welle (30) verbundenen und in dem Laufradgehäuse (12, 13) angeordneten Laufrad (20, 21 ), und einer Dichtung (50), die einen von einem stationären einen Durchgang der Welle (30) von dem Lagergehäuse (1 1 ) zum Laufradgehäuse (12, 13) definierenden Gehäuseteil gebildeten ersten Dichtungsteil (51 ) und einen mit einem Aussenumfang der Welle (30) verbundenen zweiten Dichtungsteil (52) aufweist und die einen Fluiddurchgang zwischen Lagergehäuse (1 1 ) und Laufradgehäuse (12, 13) sperrt, wobei lagergehäuseseitig an dem ersten Dichtungsteil (51 ) eine mit einer Krümmung umfänglich um den Aussenumfang der Welle (30) umlaufende Fluidablaufrinne (51 a) vorgesehen ist, so dass auf den ersten Dichtungsteil (51 ) aufgebrachtes Lagergehäusefluid (LF) entlang der Fluidablaufrinne (51 a) vertikal abwärts abfliessen kann, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fluidablaufrinne (51 a) beidseitig der Welle (30) jeweils ein Fluidstromleitelement (56) vorgesehen ist, welches das Lagergehäusefluid (LF) radial von der Welle (30) weg aus der Fluidablaufrinne (51 a) herausleitet.
2. 2. Turbomaschine (1 ) gemäss Anspruch 1 , wobei jedes Fluidstromleitelement (56) einen Einlaufbereich (56a), in dem das Lagergehäusefluid (LF) auf das Fluidstromleitelement (56) auftrifft, und einen Auslaufbereich (56b) aufweist, in dem sich das Lagergehäusefluid (LF) von dem Fluidstromleitelement (56) ablöst.
3. 3. Turbomaschine (1 ) gemäss Anspruch 2, wobei der Einlaufbereich (56a) in Form einer sich von einer Bodenfläche (51 b) der Fluidablaufrinne (51 a) aus radial weg von der Welle (30) erstreckenden Einlauffläche ausgebildet ist.
4. 4. Turbomaschine (1) gemäss Anspruch 2 oder 3, wobei der Einlaufbereich (56a) entgegengesetzt zur Krümmung der Fluidablauf rinne (51 a) bogenförmig gekrümmt ist.
5. 5. Turbomaschine (1 ) gemäss Anspruch 3 oder 4, wobei der Auslaufbereich (56b) eine Abrisskante (56c) aufweist, die den Einlaufbereich (56a) an einem von der Fluidablaufrinne (51 a) abgewandten ende dessen begrenzt und die an einer radial äussersten Position des Fluidstromleitelements (56) angeordnet ist.
6. 6. Turbomaschine (1 ) gemäss Anspruch 5, wobei der Auslaufbereich (56b) eine Nachleitfläche (56d) aufweist, die sich umfänglich der Welle (30) erstreckend an die Abrisskannte (56c) anschliesst.
7. 7. Turbomaschine (1 ) gemäss Anspruch 6, wobei die Nachleitfläche (56d) entsprechend der Krümmung der Fluidablaufrinne (51a) gekrümmt ist.
8. 8. Turbomaschine (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Eintrittsende (56e) jedes der beiden Fluidstromleitelemente (56, 56) an einem von einer längsten horizontalen Sekante (Smax) der Fluidablauf rinne (51 a) definierten Punkt angeordnet ist.
9. 9. Turbomaschine (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der erste Dichtungsteil (51) von einem Dichtdeckel gebildet ist, der von Seiten des Laufradgehäuses (12) aus an das Gehäuse (10) angesetzt ist.
10. 10. Turbomaschine (1 ) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Dichtung (50) als berührungslose Labyrinthdichtung ausgebildet ist. 7