DE102004026696A1 - Turbinendichtungsanordnung und zugehöriges Verfahren - Google Patents

Turbinendichtungsanordnung und zugehöriges Verfahren Download PDF

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David Alan Caruso
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James Harvey Vogan
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Abstract

Dichtungsanordnung (32) und Verfahren für eine Turbine (10) mit einem drehenden Element (12) und einem das drehende Element (12) umgebenden stillstehenden Element (18). Die Dichtungsanordnung (32) umfasst eine auf dem drehenden Element (12) angeordnete ringförmige Plattform (42), die so angeordnet ist, dass sie sich an einem äußeren Umfangsbereich (40) des Elements befindet. Die Plattform (42) wird radial außerhalb des drehenden Elements (12) gestützt, so dass sie gegenüber axial benachbarten Bereichen (46) des drehenden Elements (12) vorspringt. Die Plattform (42) weist einen Berührungsbereich (54) auf, der in radialer Richtung von dem drehenden Element (12) durch einen Hohlraum (50) getrennt ist. Ein Dichtungselement (38) ist an einem radial innenliegenden Bereich (28) des stillstehenden Elements (18) angeordnet, wobei ein Bereich (56) des Dichtungselements (38) in reibender Berührung mit dem Berührungsbereich (54) steht.

Description

  • HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
  • (1) Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ganz allgemein dynamische Dichtungsanordnungen der Bauart, wie sie in Turbinen verwendet werden. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Dichtungsanordnung, zu der eine Dichtung und eine Gegenfläche (Plattform) gehören, die jeweils an nicht rotierenden bzw. rotierenden Komponenten einer Turbine angebracht sind, wobei die Plattform so konstruiert ist, dass sie die Abfuhr von Wärme fördert, die durch reibende Berührung zwischen der Dichtung und der Plattform entsteht.
  • (2) BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Dichtungspackungen der Labyrinthbauart und Bürstendichtungen werden weithin in Dampfturbinen sowie in Flugzeugturbinen und industriellen Gasturbinen verwendet, um für dynamisches Abdichten zwischen den rotierenden und statischen Turbinenteilen, z.B. dem inneren Rand des Rotors und der Zwischenwand einer Dampfturbine zu sorgen. Eine herkömmliche Labyrinthdichtungspackung umfasst eine Reihe von Zähnen oder Rippen, die von dem Umfang einer statischen Komponente aus in Richtung der drehenden Komponente, jedoch ohne mit dieser in Berührung zu stehen, radial nach innen ragen und dabei eine Reihe von Teilbarrieren definieren, die unmittelbar benachbart zu der Fläche des drehenden Teils einen gewundenen axialen Strömungspfad erzeugen. Bürstendichtungen weisen gewöhnlich den Zähnen einer Labyrinthdichtungspackung ähnelnde Metallborsten auf, die von dem Umfang einer statischen Komponente her in Richtung eines drehenden Teils oder einer drehenden Komponente radial nach innen ragen. Im Gegensatz zu Labyrinthdichtungspackungen ist bei Bürstendichtungen normalerweise beabsichtigt, dass diese mit der benachbarten Umfangsfläche der drehenden Komponente in reibender Berührung stehen, um eine im Wesentlichen kontinuierliche Barriere für den um den Umfang der drehenden Komponente verlaufenden Strom zu bilden. Diesbezüglich stellen Bürstendichtungen eine effizientere Barriere gegen sekundäre Strömungsverluste dar, d.h. sie sorgen im Vergleich zu Labyrinthdichtungspackungen für eine bessere Dichtleistung und sind daher in der Lage, die Leistung einer Stufe erheblich zu verbessern.
  • Die Rotoren von Flugzeugturbinen und industriellen Gasturbinen weisen eine verhältnismäßig große Steifigkeit auf, und deren dynamisches Verhalten wird daher im Allgemeinen nicht durch eine reibende Berührung mit einer Bürstendichtung beeinträchtigt. Im Gegensatz dazu umfasst der Rotor einer Dampfturbine gewöhnlich eine kontinuierliche massive Welle, an der Schaufeln befestigt sind. Dampfturbinen der Impulsbauart arbeiten gewöhnlich oberhalb der ersten kritischen Scherfrequenz des Rotors, und häufig nahe an der zweiten kriti schen Scherfrequenz. Es hat sich herausgestellt, dass die reibende Berührung zwischen einer Bürstendichtung und dem Rotor einer Dampfturbine eine Rotorschwingung zwischen der ersten und der zweiten kritischen Geschwindigkeit eines Rotors verstärken kann, was zu einer übermäßigen radialen Bewegung des Rotors führt. Es wird angenommen, dass ein Auftreten dieses Effekts besonders gefördert wird, falls der Rotor aufgrund thermischer, dynamischer oder die Herstellung betreffender Bedingungen verformt ist. Insbesondere wird die Oberflächentemperatur des Rotors aufgrund der durch die reibenden Berührung auftretenden Reibung örtlich begrenzt erhöht, was zu ungleichmäßigen Oberflächentemperaturen entlang dem Umfang des Rotors führt. Da erhöhte (vorstehende) Stellen eines verformten Rotors wegen des dadurch gesteigerten Reibkontakts eher erhitzt werden, kann die durch die Bürstendichtungen hervorgerufene lokale Erwärmung aufgrund einer uneinheitlichen Wärmeausdehnung um den Rotorumfang zu einer weiteren Verformung des Rotors führen und dadurch die Probleme des Schwingungsverhaltens und der Dynamik des Rotors noch verschlimmern.
  • Für das oben erwähnte Problem wurden vielfältige Lösungen vorgeschlagen. Beispielsweise wurden Bürstendichtungen in Dampfturbinen eingebaut, die mit einer geeigneten Anfangstoleranz bemessen waren, um zu gewährleisten, dass deren Borsten während des Hochfahrens, wenn kein ausreichender Kühlstrom vorhanden ist, der sonst für eine graduelle Reduzierung der örtlichen Erwärmung sorgen würde, den Rotor nicht berühren. Ein derartiger Ansatz kann zwar die im Zusammenhang mit Bürstendichtungen auftretenden Rotordynamikprobleme eliminie ren oder wenigstens erheblich reduzieren, nimmt allerdings eine Schwächung der Leistung der Dichtung in Kauf. In der gemeinsam erteilten US-Patentschrift 6 168 377 gehört zu einer Bürstendichtungsanordnung ein ringförmiger Einsatz, der in einer in der Rotoroberfläche ausgebildeten Umfangsnut angeordnet ist. Die Borsten der Bürstendichtung sind fluchtend ausgerichtet, um mit dem Einsatzelement in reibender Berührung zu stehen, so dass die durch die reibende Berührung mit den Borsten erzeugte Wärme durch das Einsatzelement besser verteilt und abgeführt wird. Eine durch die gemeinsam erteilte US-Patentschrift 6 517 314 vorgeschlagene weitere Lösung begründet sich darauf, dass die Bürstendichtungen in reibender Berührung in mit Plattformen angeordnet sind, die an den Schaufelschwalbenschwänzen ausgebildet sind, um zu erreichen, dass die reibende Berührung an einer Stelle auftritt, die radial nach außen hin von dem Außendurchmesser der Rotorwelle beabstandet ist, um auf diese Weise eine lokale Erwärmung an der Rotoroberfläche zu eliminieren.
  • Während sich die obigen Ansätze zum Vermindern einer lokalen Rotorerwärmung als effizient erwiesen, lassen sich Bürstendichtungen in Dampfturbinen aufgrund von Beschränkungen, die durch die Rotordynamik im Zusammenhang mit einer lokalen Erwärmung des Rotors gegeben sind, weiterhin nur begrenzt einsetzen. Folglich bestand für Bürstendichtungen in dem Zwischenwanddichtungsbereich einer Dampfturbine eine Beschränkung durch die Anzahl von Stufen, in die sie sich einbauen lassen, ohne eine übermäßige radiale Rotorbewegung zu induzieren. Daraus ergibt sich aufgrund der erhöhten sekundären Strömungsverluste, die im Zusammenhang mit den anstelle von Bürstendichtungen verwendeten Labyrinthdichtungspackungen auftreten, eine Verringerung des Wirkungsgrades einer Stufe.
  • Mit Blick auf das oben erwähnte besteht ein Bedarf nach alternativen Ansätzen zum Reduzieren der Schwingungs- und Rotordynamikprobleme, die auf die durch Bürstendichtungen verursachte lokale Erwärmung zurückzuführen sind, um einen Einsatz von Bürstendichtungen in dem Zwischenwanddichtungsbereich in praktisch sämtlichen Stufen einer Dampfturbine zu ermöglichen.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine Dichtungsanordnung und ein zugehöriges Verfahren, das in der Lage ist, Schwingungs- und Rotordynamikprobleme erheblich zu vermindern, die sich bei Turbinen, z.B. Dampfturbinen, aufgrund einer örtlichen Erwärmung auftauchen, die durch Dichtungen hervorgerufen wird, die in reibender Berührung mit einem drehenden Element einer Turbine stehen. Die Erfindung ermöglicht es, derartige Dichtungen, einschließlich Bürstendichtungen, in praktisch sämtlichen Stufen innerhalb des Zwischenwanddichtungsbereichs einer Dampfturbine einzubauen.
  • Mit Blick auf das oben erwähnte wird die vorliegende Erfindung an einer Turbine verwendet, die ein drehbar um eine Achse gelagertes drehendes Element und ein das drehende Element umgebendes stillstehendes Element aufweist. Das drehende Element weist einen äußeren Umfangsbereich auf, der in einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zu der Achse des Elements steht, und das stillstehende Element, weist einen Abschnitt auf, der sich radial in Richtung des drehenden Elements erstreckt, so dass das stillstehende Element einen radial innenliegenden Flächenbereich aufweist, der dem äußeren Umfangsbereich des drehenden Elements zugewandt ist. Aus der Dichtungskonstruktion dieser Erfindung ergibt sich eine Dichtungsanordnung, die eine ringförmige Plattform auf dem drehenden Element aufweist, die so angeordnet ist, dass sie sich an dem äußeren Umfangsbereich dieses Elements befindet. Die Plattform wird radial außerhalb des drehenden Elements getragen, so dass sie über axial benachbarte äußere Flächenbereiche des drehenden Elements hinaus radial nach außen ragt. Außerdem weist die Plattform einen Berührungsbereich auf, der von dem drehenden Element durch einen dazwischen angeordneten Hohlraum radial getrennt ist. In dem radial innenliegenden Flächenbereich des stillstehenden Elements ist ein Dichtungselement angeordnet, wobei ein Bereich des Dichtungselements in reibender Berührung mit dem Berührungsbereich der Gegenfläche steht. Dadurch dass die Plattform von dem drehenden Element beabstandet ist, wobei ein Hohlraum den Berührungsbereich der Plattform von dem drehenden Element in axialer Richtung trennt, ist sie in der Lage die durch reibende Berührung mit dem Dichtungselement erzeugte Wärme zu verteilen und abzuführen.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Dichtungsanordnung für eine Turbine der oben beschriebenen Bauart. Zu dem Verfahren gehören die Schritte zum Erzeugen der ringförmigen Plattform auf dem dre henden Element, in der Weise dass diese an dem äußeren Umfangsbereich des Elements angeordnet ist, dergestalt dass die Plattform radial außerhalb des drehenden Elements getragen wird, über axial benachbarte äußere Flächenbereiche des drehenden Elements hinaus radial nach außen vorragt und einen Berührungsbereich aufweist, der von dem drehenden Element durch einen dazwischenliegenden Hohlraum in radialer Richtung getrennt ist. Das Dichtungselement ist an dem radial innenliegenden Flächenbereich des stillstehenden Elements vorgesehen, so dass ein Bereich des Dichtungsmittels in reibender Berührung mit dem Berührungsbereich der Plattform steht. Auch hier fördert die Plattform, dadurch dass sie von dem drehenden Element mit einem dazwischen angeordneten Hohlraum beabstandet ist, die Verteilung und Abfuhr von Wärme, die während der Rotation des drehenden Elements um seine Achse aufgrund der reibenden Berührung mit dem Dichtungselement erzeugt wird.
  • Mit Blick auf das oben erwähnte ist ersichtlich, dass ein wesentlicher Vorteil dieser Erfindung darin besteht, dass die Plattform so konfiguriert ist, dass sie die Verteilung und Abfuhr von Wärme fördert, die aufgrund reibender Berührung mit einer Dichtung erzeugt wird. Insbesondere ist die Plattform in der Lage, Wärme von der Berührungsfläche axial in Richtung der Rippen abzuführen, wodurch die Reibungswärme besser verteilt wird, die andernfalls ein örtliches Ansteigen der Temperatur in einem verhältnismäßig begrenzten Flächenbereich eines drehenden Elements bewirken würde, was in diesem Falle zu ungleichmäßigen Oberflächentemperaturen und zu einem Verformen des drehenden Elements führen könnte. Schwingungs- und Dynamikprobleme eines Rotors lassen sich durch die vorliegende Erfindung in einem Maße ausreichend reduzieren, dass es ermöglicht wird, Bürstendichtungen, denen lediglich durch deren spezielle Konstruktion Grenzen gesetzt sind, in jeder Stufe innerhalb des Zwischenwanddichtungsbereichs einer Dampfturbine zu verwenden. Die Plattform wird vorzugsweise symmetrisch um die Achse des drehenden Elements hergestellt, um die Schwingungscharakteristik nicht zu beeinflussen. Die Plattform kann außerdem konfiguriert sein, um sowohl für einen Einbau vor Ort als auch während der Herstellung im Werk zu ermöglichen.
  • Weitere Aufgaben und Vorteile dieser Erfindung werden nach dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung besser verstanden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine fragmentarische in Längsrichtung geschnittene Ansicht eines Zwischenwanddichtungsbereichs einer Dampfturbine nach dem Stand der Technik.
  • 2 veranschaulicht in einer fragmentarischen in Längsrichtung geschnittenen Ansicht einen Zwischenwanddichtungsbereich einer Dampfturbine, die mit einer Dichtungsanordnung gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ausgerüstet ist.
  • 3 zeigt eine detailliertere Darstellung einer Plattform, die als Teil der Dichtungsanordnung nach 2 gezeigt ist.
  • 4 und 5 zeigen in zwei Ansichten eine Zwischenstufe der Herstellung der Plattform nach 2 und 3.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 1 repräsentiert den Zwischenwanddichtungsbereich einer Dampfturbine 10, die mit Labyrinthdichtungspackungen 24 und 26 gemäß herkömmlicher Praxis ausgerüstet ist. Die Dampfturbine 10, die von der Impulsbauart sein kann, weist einen Rotor 12 auf, auf dem axial beabstandete Laufräder 14 ausgebildet oder angebracht sind, und an denen Schaufeln 16 in einer herkömmlichen Weise befestigt sind. Der Rotor 12 ist im Gegensatz zu einem typischen Gasturbinenrotor, der aus aneinandergeschraubten Laufrädern und Scheiben aufgebaut ist, als ein kontinuierliches und einstückiges Bauteil dargestellt. Der Rotor 12, die Laufräder 14 und die Schaufeln 16 rotieren um eine (nicht gezeigte) Achse des Rotors 12 und bilden dabei einen Bestandteil eines drehenden Abschnitts der Turbine 10. Eine Zwischenwandinnenbahn 18 erstreckt sich zwischen den Laufrädern 14 radial nach innen, die getrennte Turbinenstufen 10 definiert. Ein Gehäuse 22 umgibt den Rotor 12 und trägt gemeinsam mit der Bahn 18 eine Düsentrennwand 20. Die Bahn 18, die Trennwand 20 und das Gehäuse 22 bilden zusammen einen Bestandteil eines feststehenden Bereichs der Turbine 10 und umgeben einen in einer senkrecht zu der Rotorachse verlaufenden Ebene angeordneten äußeren Umfangsbereich des Rotors 12. Dampf strömt, wie durch einen Pfeil angezeigt, über die Schaufeln 16 und die Trennwand 20.
  • Die Turbine 10 ist in 1 mit Labyrinthdichtungspackungen 24 und 26 ausgerüstet dargestellt, die jeweils an einem Packungsringsegment 28 befestigt sind. Wie herkömmlich stellt jedes Packungsringsegment 28 eines von mehreren bogen förmigen Segmente dar, die um den Umfang herum an dem Rotor 12 oder dem Gehäuse 22 montiert sind. Die Labyrinthdichtungspackungen 24 und 26 reduzieren sekundäre Strömungsverluste zwischen den drehenden und den feststehenden Komponenten, insbesondere zwischen dem Rotor 12 und der Bahn 18 und zwischen den Schaufeln 16 und dem Gehäuse 22. Die Labyrinthdichtungspackungen 24 und 26 sind zwar effizient und werden weitverbreitet eingesetzt, sind jedoch aufgrund der Lücke zwischen den Zähnen 30 der Labyrinthdichtungspackungen 24 und 26 und den gegenüberliegenden Flächen, mit denen sie die Dichtung bilden, nicht in der Lage, sekundäre Strömungsverluste in dem Ausmaß zu reduzieren, wie es mit Bürstendichtungen möglich ist.
  • 2 veranschaulicht die gleiche Turbine 10, wie sie in 1 gezeigt ist, jedoch in der Weise modifiziert, dass das an der Bahn 18 befestigte Packungsringsegment 28 den feststehenden Bereich einer Dichtungsanordnung 32 trägt, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine axial zwischen den Sätzen von Labyrinthdichtungspackungen 34 und 36 angeordnete Bürstendichtung 38 enthält. Die Labyrinthdichtungspackungen 34 und 36 dienen als Zusatzdichtungen für die Bürstendichtung 38 und sind in dieser Erfindung daher zwar bevorzugt, jedoch optional zu verwenden. Im Gegensatz zu den Packungen 34 und 36 ist die Bürstendichtung 38 so konfiguriert, dass sie die Fläche, mit der sie abdichten soll, kontinuierlich berührt, wodurch sie ein besseres Abdichtung bewirkt, als dies mit der Labyrinthdichtungspackung 24 möglich ist, an deren Stelle sie getreten ist. Wie herkömmlich sind die Bürstendichtung 38 und die Labyrinthdich tungspackungen 34 und 36 als mit Borsten 56 bzw. Zähnen 58 ausgerüstet dargestellt, die in Richtung des Rotors 12 radial vorspringen. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, können die Borsten 56 und Zähne 58 aus vielfältigen Materialien gefertigt sein.
  • Die mit der Bürstendichtung 38 auftretende reibende Berührung erzeugt inhärent Reibungswärme, die falls sie nicht beachtet wird, zu einer uneinheitlichen Erwärmung entlang dem Umfang des Rotors 12 führen kann, mit der Gefahr einer Verstärkung der Schwingungen des Rotors 12. Eine bessere Verteilung und Abfuhr dieser Wärme werden mit der vorliegenden Erfindung erreicht, indem der Rotor 12 in der Weise modifiziert wird, dass er einen erhabenen Abschnitt 40 aufweist, der in 2 und eingehender in 3 gezeigt ist. Der erhabene Abschnitt 40, der tatsächlich den drehenden Abschnitt der Dichtungsanordnung 32 bildet, ragt über axial benachbarte Flächenbereiche 46 des Rotors 12 radial nach außen vor. Wie dargestellt, weist der erhabene Abschnitt 40 eine Plattform 42 auf, die oberhalb eines Flächenbereichs 48 des Rotors 12 durch ein Paar Stützrippen 44 getragen wird. In der Darstellung ist zwar an jedem axialen Ende der Plattform 42 nur eine Rippe 44 angeordnet, jedoch sind andere Konfigurationen, einschließlich der Einbeziehung zusätzlicher Rippen 44 möglich. Die Plattform 43 und die Rippen 44 sind vorzugsweise kontinuierlich entlang dem gesamten Umfang des Rotors 12 ausgebildet, so dass der erhabene Abschnitt 40 symmetrisch um die Achse des Rotors 12 angeordnet ist und dessen Schwingungscharakteristik nicht beeinflusst. Die Plattform 42 und die Stützrippen 44 definieren gemeinsam mit dem Flächenbereich 48 des Rotors einen Hohlraum 50, der vorzugsweise vollständig umschlossen ist, so dass der Hohlraum 50 lediglich Luft enthält, die während der Fertigung des erhabenen Abschnitts 40 eingeschlossen wurde.
  • Die Plattform 42 ist mit auf deren äußerer radialen Fläche ausgebildeten Rippen 52 dargestellt, die mit auf den Labyrinthdichtungspackungen 34 und 36 angeordneten Zähnen 58 eine "Hoch-Tief"-Dichtungseinrichtung bilden. Wie aus 2 und 3 ersichtlich, stellt die Plattform 42 ferner eine Berührungsfläche 54 bereit, die fortlaufend in reibender Berührung mit den Borsten 56 der Bürstendichtung 38 steht. Mit der Konfiguration des in den 2 und 3 gezeigten erhabenen Abschnitts 40 ist die Berührungsfläche 54 etwa in der Mitte zwischen den Rippen 44 angeordnet, so dass die durch reibende Berührung mit der Bürstendichtung 38 erzeugte Wärme von der Berührungsfläche 54 sowohl nach vorne als auch nach hinten in axialer Richtung abgeleitet wird, bevor sie radial nach innen zu dem Rotor 12 vordringen kann. Der Hohlraum 50 wirkt als eine thermische Barriere, so dass die Wärme nicht durch unmittelbare Wärmeleitung zu dem Flächenbereich 48 des Rotors 12 unterhalb der Plattform 42 übertragen wird, sondern die Übertragung vielmehr auf Wärmestrahlung beschränkt ist. Dementsprechend ist die durch die Bürstendichtung 38 erzeugte wärme nicht örtlich auf einen Umfangsflächenbereich des Rotors 12 beschränkt, wodurch Probleme einer dynamischen Instabilität des Rotors, die sich aufgrund einer lokalen Rotorerwärmung ergeben oder verschlimmern, wenn der Dampfturbinenrotor 12 in der Nähe einer seiner kritischen Scherfrequenzen betrieben wird, drastisch reduziert, wenn nicht sogar ausgeschlossen werden.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung können die Stützrippen 44 unmittelbar in dem Ausgangsschmiedestück des Rotors spanabhebend ausgebildet werden, wobei an jedem Packungsbereich des Rotors 12 ein Paar Rippen 44 angeordnet sind. Mehrere bogenförmige Einsatzelemente 62 werden anschließend, wie in 4 und 5 veranschaulicht, aneinandergeschweißt und an jeden Satz von Rippen 44 geschweißt, gefolgt von einer spanabhebenden Bearbeitung der Einsatzelemente 62, um die Plattform 42 und deren Rippen 52 auszubilden. Ein derartiger Arbeitsschritt kann während der Herstellung des Rotors 12 im Werk oder als eine vor Ort vorgenommene Modifizierung eines vorhandenen Rotors 12 ausgeführt werden. Abhängig von den zu verschweißenden Werkstoffen können vielfältige bekannte Schweißtechniken eingesetzt werden, um den erhabenen Abschnitt 40 herzustellen. Für die Plattform 42 (und damit für die Einsatzelemente 62, aus denen die Plattform 42 gefertigt wird) eignen sind beliebige Werkstoffe, die sich zuverlässig an den Rotor 12 schweißen lassen und ähnliche Wärmeausdehnungseigenschaften aufweisen wie der Rotor 12, wobei durch letzteres hohe thermische Spannungen und ein Verformen der Plattform vermieden werden. Hinsichtlich dieser Überlegungen, würde für einen aus einer Chrom-Molybdän-Vanadium-Legierungen gefertigten Rotor 12 dieselbe oder eine ähnliche Chrom-Molybdän-Vanadium-Legierung ein geeignetes Material für die Herstellung der Plattform 42 darstellen.
  • Dichtungsanordnung 32 und Verfahren für eine Turbine 10 mit einem drehenden Element 12 und einem das drehende Element 12 umgebenden stillstehenden Element 18. Die Dichtungsanordnung 32 umfasst eine auf dem drehenden Element 12 angeordnete ringförmige Plattform 42, die so angeordnet ist, dass sie sich an einem äußeren Umfangsbereich 40 des Elements befindet. Die Plattform 42 wird radial außerhalb des drehenden Elements 12 gestützt, so dass sie gegenüber axial benachbarten Bereichen 46 des drehenden Elements 12 vorspringt. Die Plattform 42 weist einen Berührungsbereich 54 auf, der in radialer Richtung von dem drehenden Element 12 durch einen Hohlraum 50 getrennt ist. Ein Dichtungselement 38 ist an einem radial innenliegenden Bereich 28 des stillstehenden Elements 18 angeordnet, wobei ein Bereich 56 des Dichtungselements 38 in reibender Berührung mit dem Berührungsbereich 54 steht.
  • Während die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass andere Ausführungsformen von einen Fachmann erdacht werden könnten. Beispielsweise kann die Erfindung, obwohl hier mit Bezug auf eine Dampfturbine beschrieben, in anderen Arten von Turbinen verwendet werden. Der Schutzumfang der Erfindung ist daher lediglich durch die nachfolgenden Ansprüche beschränkt.
  • 10
    Turbine
    12
    Rotor
    14
    Laufräder
    16
    Schaufeln
    18
    Innere Bahn
    20
    Düsentrennwand
    22
    Gehäuse
    24
    Labyrinthdichtungspackung
    26
    Labyrinthdichtungspackung
    28
    Ringsegment
    30
    Zähne
    32
    Dichtungsanordnung
    34
    Packung
    36
    Packung
    38
    Bürstendichtung
    40
    Erhabener Abschnitt
    42
    Plattform
    44
    Rippen
    46
    Flächenbereich
    48
    Flächenbereich
    50
    Hohlraum
    52
    Rippen
    54
    Berührungsfläche
    56
    Borsten
    58
    Zähne
    62
    Einsatzelemente

Claims (10)

  1. Dichtungsanordnung (32) für eine Turbine (10) mit einem um eine Achse drehbaren drehenden Element (12) und einem stillstehenden Element (18, 20, 22), das das drehende Element (12) umgibt, wobei das drehende Element (12) einen äußeren Umfangsbereich (40) aufweist, der in einer Ebene senkrecht zu deren Achse verlaufenden angeordnet ist, und das stillstehende Element (18, 20, 22) einen Abschnitt (18) aufweist, der sich radial in Richtung des drehenden Elements (12) erstreckt, so dass das stillstehende Element (18, 20, 22) einen radial innenliegenden Bereich (28) aufweist, der dem äußeren Umfangsbereich (40) des drehenden Elements (12) zugewandt ist, wobei zu der Dichtungsanordnung (32) gehören: eine ringförmige Plattform (42) auf dem drehenden Element (12), die so angeordnet ist, dass sie sich an dessen äußeren Umfangsbereich (40) befindet, wobei die Plattform (42) radial außerhalb des drehenden Elements (12) getragen wird, so dass sie über axial benachbarte äußere Flächenbereiche (46) des drehenden Elements (12) radial nach außen ragt, wobei die Plattform (42) einen Berührungsbereich (54) aufweist, der von dem drehenden Element (12) durch einen dazwischen befindlichen Hohlraum (50) radial getrennt ist; und Dichtungsmittel (38), die an dem radial innenliegenden Bereich (28) des stillstehenden Elements (18, 20, 22) angeordnet sind und einen Abschnitt (56) aufweisen, der in reibender Berührung mit dem Berührungsbereich (54) der Plattform (42) steht, wobei die Plattform (42) dazu dient, durch reibende Berührung mit dem Dichtungsmittel (38) erzeugte Wärme zu verteilen und abzuführen.
  2. Dichtungsanordnung (32) nach Anspruch 1, wobei zu dem Dichtungsmittel (38) eine Bürstendichtung (38) gehört.
  3. Dichtungsanordnung (32) nach Anspruch 1, wobei die Plattform (42) radial außerhalb des drehende Element (12) durch wenigstens eine erste Rippe (44), die in einer ersten axialen Richtung von dem Berührungsbereich (54) beabstandet ist, und durch wenigstens eine zweite Rippe (44) gestützt wird, die in einer entgegengesetzten zweiten axialen Richtung von dem Berührungsbereich (54) beabstandet ist.
  4. Dichtungsanordnung (32) nach Anspruch 3, bei der die Plattform (42) an die erste und zweite Rippe (44) geschweißt ist.
  5. Dichtungsanordnung (32) nach Anspruch 3, bei der jede der ersten und zweiten Rippen (44) entlang dem äußeren Umfangsbereich (40) des drehenden Elements (12) kontinuierlich ausgebildet sind.
  6. Dichtungsanordnung (32) nach Anspruch 3, bei der der Hohlraum (50) durch die Plattform (42), das drehende Element (12) und die erste und zweite Rippe (44) definiert ist.
  7. Dichtungsanordnung (32) nach Anspruch 1, wobei der Hohlraum (50) vollkommen umschlossen ist.
  8. Dichtungsanordnung (32) nach Anspruch 1, wobei der Hohlraum (50) lediglich Luft enthält.
  9. Dichtungsanordnung (32) nach Anspruch 1, zu der ferner eine Labyrinthdichtungspackung (34, 36) gehört, die an dem radial innenliegenden Bereich (28) des stillstehenden Elements (18, 20, 22) angeordnet ist und in axialer Richtung von dem Bereich (56) des Dichtungsmittels (38) beabstandet ist.
  10. Dichtungsanordnung (32) nach Anspruch 9, zu der ferner erhabene Flächenbereiche (52) auf einer radial außen angeordneten Fläche der Plattform (42) gehören, die Labyrinthdichtungspackung (34, 36) Zähne (58) aufweist, die in Richtung der erhabenen Flächenbereiche (52) radial nach innen ragen.
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