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Die
Erfindung betrifft eine Wellendichtung für eine Dampfturbine und eine
Dampfturbine, die die Wellendichtung aufweist.
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Eine
Dampfturbine weist ein Außengehäuse und
einen Läufer
auf, der in dem Außengehäuse drehbar
gelagert ist. Beim Betrieb der Dampfturbine tritt in das Außengehäuse Dampf
ein, dessen Enthalpie an einer Beschaufelung des Läufers abgebaut wird,
so dass der Läufer
drehangetrieben wird.
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Der
Läufer
weist eine Welle auf, die an ihren Längsenden mit jeweils einem
Lager gelagert ist, das in dem Außengehäuse vorgesehen ist. Da die
Welle beim Betrieb der Dampfturbine relativ zu dem Außengehäuse sich
bewegt, ist ein Spalt zwischen der Welle und dem Außengehäuse vorgesehen,
so dass die Welle an das Außengehäuse nicht
anstreift. Durch den Spalt stellt sich aufgrund des Überdrucks
des Dampfs innerhalb der Dampfturbine eine Leckage an Dampf ein.
Es wird angestrebt diesen Spalt möglichst effektiv abzudichten,
so dass die Leckage an Dampf durch diesen Spalt möglichst
gering ist.
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In 11 ist
eine herkömmliche
Dampfturbine 101 mit einem Außengehäuse 102, einem Läufer 103 und
einer Welle 104 gezeigt. An einem Längsende der Welle 104 weist
diese zwischen einem Lager und der Prozessseite der Dampfturbine 101 einen
lagerseitigen Wellenabschnitt 105 und einen prozessseitigen
Wellenabschnitt 106 auf. Der Übergang von dem lagerseitigen
Wellenabschnitt 105 zu dem prozessseitigen Wellenabschnitt 106 ist
von einer Wellenstufe 107 gebildet, wobei der lagerseitige
Wellenabschnitt 105 einen kleineren Außendurchmesser hat als der
prozessseitige Wellenabschnitt 106. Die Welle 104 durchdringt
mit ihrem prozessseitigen Wellenabschnitt 106 das Außengehäuse 102,
wodurch ein Dichtungsbereich 108 definiert ist. Der Dichtungsbereich 108 wird
mittels einer Wellendichtung 109 abgedichtet, die ein lagerseitiges
Labyrinth 110, ein prozessseitiges Labyrinth 111 und
ein Zwischenlabyrinth 112 aufweist. Die Labyrinthe 110 bis 112 sind auf
dem prozessseitigen Wellenabschnitt 106 vorgesehen.
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Zwischen
dem lagerseitigen Labyrinth 110 und dem Zwischenlabyrinth 112 ist
in dem Außengehäuse 102 ein
Kanal zum Abführen
von Wrasendampf 114 vorgesehen, und zwischen dem Zwischenlaybrinth 112 und
dem prozessseitigen Labyrinth 111 ist ein Kanal in dem
Außengehäuse 102 zum
Zuführen
und/oder Abführen
von Sperrdampf 113 vorgesehen. Die Labyrinthe 110 bis 112 sind
beispielsweise als ein Durchblicklabyrinth, ein Volllabyrinth, ein
Stufenlabyrinth, oder als ein Kamm-Nut-Labyrinth ausgeführt.
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In 12 ist
eine herkömmliche Kamm-Nut-Labyrinthdichtung 115 gezeigt.
Zwischen dem prozessseitigen Wellenabschnitt 106 und dem Außengehäuse 102 ist
ein Ringspalt 116 vorgesehen. Der Ringspalt 116 hat
eine Spalthöhe 117,
die derart dimensioniert ist, dass im Betrieb der Dampfturbine 101 der
prozessseitige Wellenabschnitt 106 das Außengehäuse 102 so
gut wie nie berührt.
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In
dem Ringspalt 116 angeordnet weist die Kamm-Nut-Labyrinthdichtung 115 fünf hintereinander
liegend angeordnete Dichtstreifen 118 auf, die jeweils
aus einem Ringblech hergestellt sind. Die Dichtstreifen 118 sind
in die Oberfläche
des prozessseitigen Wellenabschnitts derart eingewalzt, dass die Dichtstreifen 118 die
Spalthöhe 117 bis
auf ein Außenradialspiel 119 überbrücken. Die
Oberfläche
des Außengehäuses 102 in
dem Ringspalt 116 ist mit Nuten 120 und dazwischen
liegenden Stegen 121 versehen, wobei abwechselnd jeweils
eine der Nuten 120 und einer der Stege 121 einem
der Dichtstreifen 118 zugewandt angeordnet sind. Somit
ist die Kamm-Nut-Labyrinthdichtung 115 mit
ihren vielen Einzelteilen kompliziert im Aufbau, so dass die Kamm-Nut-Labyrinthdichtung 115 kostenintensiv
bei der Herstellung ist.
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Ist
die Kamm-Nut-Labyrinthdichtung 115 in der Dampfturbine 102 vorgesehen,
so ist das Außenradialspiel 119 so
bemessen, dass im Betrieb der Dampfturbine 101 das Außenradialspiel 119 so
gut wie nie von dem Dichtstreifen 118 überbrückt wird. Eine Überbrückung des
Außenradialspiels 119 kann beispielsweise
dadurch verursacht werden, dass der Läufer 103 aufgrund
von rotordynamischen Effekten beim Betrieb der Dampfturbine 101 in
Radialschwingungen versetzt wird. Außerdem kann der Läufer 103 und
das Außengehäuse 102 eine
unterschiedliche thermische Ausdehnung haben, wenn der Läufer 103 eine
andere thermische Belastungen als das Außengehäuse 102 hat, so dass
während
des Betriebs der Dampfturbine 101 die Spalthöhe 117 sich
verändern kann.
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Sollte
dennoch beim Betrieb der Dampfturbine 101 mindestens einer
der Dichtstreifen 118 die Oberfläche des Außengehäuses 102 in dem Ringspalt 116 berühren, so
trägt sich
dieser Dichtstreifen 118 in die Oberfläche des Außengehäuses 102 unter einer
Materialabtragung ein. Dabei erwärmt
sich der Dichtstreifen 118 durch Reibung, wodurch eine
Veränderung
des Materialgefüges
in dem Dichtstreifen 118 eintreten kann. Dadurch kann die
Festigkeit des Dichtstreifens 118 beeinträchtigt werden.
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Die
Leckagerate der Kamm-Nut-Labyrinthdichtung 115 ist im Wesentlichen
von dem Außenradialspiel 119 der
Kamm-Nut-Labyrinthdichtung 115 definiert.
Je größer das
Außenradialspiel 119 der Kamm-Nut-Labyrinthdichtung 115 ist,
desto nachteilig höher
ist die Leckagerate der Kamm-Nut-Labyrinthdichtung 115 und
desto vorteilhaft höher
ist die Betriebssicherheit gegen Anstreifen der Kamm-Nut-Labyrinthdichtung 115.
Somit ist die Kamm-Nut-Labyrinthdichtung 115 mit
dem erforderlich großen
Außenradialspiel 119 versehen,
so dass die Kamm-Nut-Labyrinthdichtung 115 eine ausreichende
Betriebssicherheit hat und sich durch die Kamm-Nut-Labyrinthdichtung 115 eine
handhabbare Leckagerate einstellt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Wellendichtung für eine Dampfturbine und eine
Dampfturbine, die die Wellendichtung aufweist, zu schaffen, wobei
die Wellendichtung der Dampfturbine eine hohe Betriebssicherheit
verleiht und eine geringe Leckagerate hat, obwohl die Wellendichtung
kostengünstig bei
der Herstellung und einfach im Aufbau ist.
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Die
erfindungsgemäße Wellendichtung
für eine
Dampfturbine zum Abdichten eines Ringspalts zwischen einer Läuferwelle
und einem Außengehäuse der
Dampfturbine weist mindestens einen in den Ringspalt einsetzbaren
und diesen überbrückbaren Dichtring
auf, der einen zum Zentrum des Dichtrings hin sich erstreckenden
Dichtvorsprung aus einem viskoelastischen Material aufweist, wobei,
wenn der Dichtring in den Ringspalt eingesetzt ist, der Dichtring an
dem Außengehäuse festgelegt
ist und an einer auf Höhe
des Dichtrings vorgesehenen Zylinderlauffläche der Läuferwelle diese berührt, so
dass, wenn die Läuferwelle
in dem Außengehäuse sich
dreht, der Dichtvorsprung auf der Zylinderlauffläche streift, wodurch das Außengehäuse an der
Läuferwelle
nach außen
hin abgedichtet ist.
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Die
erfindungsgemäße Dampfturbine
weist das Außengehäuse und
die Läuferwelle,
zwischen denen der Ringspalt ausgebildet ist, sowie die erfindungsgemäße Wellendichtung
auf, wobei der mindestens eine Dichtring in dem Ringspalt eingesetzt
ist und diesen überbrückt, wobei
der Dichtring an dem Außengehäuse festgelegt
ist und an einer auf Höhe des
Dichtrings vorgesehenen Zylinderlauffläche der Läuferwelle diese berührt, so
dass, wenn die Läuferwelle
in dem Außengehäuse sich
dreht, der Dichtvorsprung auf der Zylinderlauffläche streift, wodurch das Außengehäuse an der
Läuferwelle
nach außen
hin abgedichtet ist.
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Erfindungsgemäß ist die
Wellendichtung mit dem viskoelastischen Material aufgebaut, so dass bei
der erfindungsgemäßen Dampfturbine
Einrichtungen entbehrlich sind, die notwendig wären, wenn in der Dampfturbine
ein Betreiben beispielsweise einer herkömmlichen Labyrinthdichtung
vorgesehen wäre.
Da durch wird mit der erfindungsgemäßen Wellendichtung erreicht,
dass die erfindungsgemäße Dampfturbine
einfach aufgebaut und einfach betreibbar ist, wodurch sich bei der
Anschaffung und beim Betrieb der Dampfturbine eine Kostenreduzierung
ergibt.
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Somit
kann bei der erfindungsgemäßen Dampfturbine
die Sperrdampfversorgung für
ihr Abdampfgehäuse
entfallen, da die erfindungsgemäße Wellendichtung
dort ohne Sperrdampf auskommt. Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Dampfturbine
eine Ableitung von Wrasendampf entfallen, wobei ein Wrasendampfgebläse und ein
Wrasendampfkondensator nicht notwendig sind. Außerdem können Anschlüsse an der Dampfturbine für Sperrdampf
und Wrasendampf ganz weggelassen werden oder können, falls dennoch an anderen
Stellen der Dampfturbine Sperrdampf und Wrasendampf auftritt, wesentlich
kleiner ausgeführt
sein. Außerdem
ist durch das Fehlen der Bereitstellung des Sperrdampfs und der Abfuhr
des Wrasendampfs Energie eingespart, so dass die erfindungsgemäße Dampfturbine
in ihrem Energieverbrauch effizient ist.
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Die
erfindungsgemäße Wellendichtung
ist in Axialrichtung kleiner dimensioniert als eine vergleichbare
herkömmliche
Labyrinthdichtung, so dass die erfindungsgemäße Wellendichtung auf die Welle
einfach montiert und von der Welle einfach demontiert werden kann.
So kann es beispielsweise unterbleiben, dass, wie es bei der Montage
und Demontage der vergleichbaren herkömmlichen Labyrinthdichtung
notwendig wäre,
der gesamte Wellenstrang ausgebaut wird oder das Dampfturbinengehäuse aufgedeckt
wird. Dadurch ist vorteilhaft die Wellendichtung bei einem eventuellen
Stillstand der Dampfturbine schnell und einfach montierbar und demontierbar.
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Vorzugsweise
weist der Dichtring eine Teilfuge auf, so dass der Dichtring teilbar
ist. Dadurch kann der Dichtring bei der Montage und/oder Demontage der
Wellendichtung an der Teilfuge geteilt werden, so dass die Wellendichtung
einfach und schnell montiert und demontiert werden kann.
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Ferner
ist es bevorzugt, dass der Dichtring eine obere Dichtringhälfte und
eine untere Dichtringhälfte
aufweist, die zusammengebaut den Dichtring unter Ausbilden der Teilfuge
bilden, die in einer Teilungsebene liegt, in der das Zentrum des
Dichtrings liegt. Bei der Montage und/oder Demontage kann der Dichtring
somit an seinen Dichtringhälften
auseinander genommen werden, wobei die beiden Dichtringhälften einzeln
auf die Welle aufgesetzt werden können.
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Der
Dichtring an der Teilfuge weist bevorzugt Verzahnungen auf, die
ineinander greifen und mit denen der Dichtring an der Teilfuge in
Radialrichtung formstabil ist. Ferner hat der Dichtring durch die
Verzahnungen an der Teilfuge eine hinreichende Dichtwirkung, wobei
der Dichtring an der Teilfuge formschlüssig gehalten ist. Bevorzugt
sind die Verzahnungen wärmebeweglich
ausgeführt,
so dass mit den Verzahnungen die Wellendichtung thermischen Dehnungen
nachgeben kann.
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Alternativ
weist bevorzugt der Dichtring an der Teilfuge Verdickungen auf,
die mit dem Dichtring in Eingriff stehen, so dass der Dichtring
an der Teilfuge in Tangentialrichtung formstabil ist. Dadurch kann der
Dichtring an der Teilfuge nicht auseinanderklaffen, so dass der
Dichtring eine hohe Formbeständigkeit
hat.
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Ferner
ist es bevorzugt, dass das viskoelastische Material Polytetrafluorethylen
ist. Polytetrafluorethylen ist temperaturbeständig und somit für den Einsatz
der Wellendichtung in der Dampfturbine geeignet.
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Vorzugsweise
weist der Dichtring einen Dichtungskörper aus dem viskoelastischen
Material und einen Metallring auf, der von dem Dichtungskörper umhüllt ist,
wobei der Dichtvorsprung als eine Dichtnase an dem Dichtungskörper angeformt
ist. Der Metallring ist starr, wohingegen der Dichtungskörper elastisch
ausgebildet ist, so dass von dem Metallring der Dichtungskörper zur
Erhaltung seiner Form und seiner Position ab gestützt ist. Dadurch hat die Wellendichtung
einen stabilen Aufbau.
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Ferner
ist es bevorzugt, dass der Dichtring eine ringförmige Zugfeder aufweist, die
an der Dichtnase angreift, so dass die Dichtnase in Radialrichtung
nach innen vorspannbar ist. Mittels der Zugfeder kann somit auf
die Dichtnase eine Anpresskraft aufgebracht werden, wodurch die
Dichtnase auf die Lauffläche
gedrückt
wird. Dadurch hat die Wellendichtung an der Dichtnase eine hohe
Dichtwirkung.
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Als
Alternative weist bevorzugt der Dichtring einen äußeren Metallring und einen
inneren Metallring auf, wobei der Dichtvorsprung als eine Dichtlippe ausgebildet
ist, die zwischen den Metallringen von diesen gehalten ist.
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In
bevorzugter Weise sind der innere Metallring und der äußere Metallring
mittels einer Klebefuge und/oder einer Lötfuge miteinander befestigt.
Dadurch ist die Integrität
der Ringflächen
bei der Handhabung und beim Betrieb der Wellendichtung gewährleistet.
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Bevorzugt
ist es außerdem,
dass die Dichtlippe an der Teilfuge einen ersten Dichtlippenendabschnitt
und einen zweiten Dichtlippenendabschnitt aufweist, wobei der erste
Dichtlippenendabschnitt auf derjenigen Seite der Teilfuge angesiedelt
ist, die, wenn der Dichtring in den Ringspalt eingesetzt ist, in
Drehrichtung der Läuferwelle
angeordnet ist, sowie der zweite Dichtlippenendabschnitt auf der
anderen Seite der Teilfuge angesiedelt ist und somit den ersten
Dichtlippenendabschnitt fortführend angeordnet
ist, wobei der Endbereich des ersten Dichtlippenendabschnitts radial
nach außen
sich erstreckend geformt ist und an dem Ende des zweiten Dichtlippenendabschnitts
eine über
die Teilfuge hinweg sich erstreckende Verlängerung vorgesehen ist, die
mit dem Endbereich sich überlappend
angeordnet ist, so dass die Dichtlippe an der Teilfuge eine hohe
Abdichtwirkung hat. Durch die bevorzugte Anordnung der Verlängerung
des zweiten Dichtlippenend abschnitts steht dieser bei der Rotation
der Läuferwelle
unter Zugspannung, so dass die Dichtlippenendabschnitte an der Lauffläche dicht
anliegen. Ein Stauchen und/oder Abwickeln und/der Abreißen der Verlängerung
ist somit unterbunden.
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Die
Läuferwelle
weist bevorzugt einen lagerseitigen Wellenabschnitt mit einer lagerseitigen
Zylinderlauffläche
und einen prozessseitigen Wellenabschnitt mit einer prozessseitigen
Zylinderlauffläche sowie
die Wellendichtung einen lagerseitigen Dichtring, der auf der lagerseitigen
Zylinderlauffläche montiert
ist, und einen prozessseitigen Dichtring auf, der auf der prozessseitigen
Zylinderlauffläche
montiert ist. Dadurch ist die Läuferwelle
prozessseitig und lagerseitig von dem jeweiligen Dichtring abgedichtet, so
dass die Wellendichtung sowohl eine hohe Dichtwirkung als auch eine
hohe Sicherheit bietet. Vorzugsweise weist der lagerseitige Wellenabschnitt
einen kleineren Außendurchmesser
als der prozessseitige Wellenabschnitt auf, so dass zwischen den Wellenabschnitten
eine Wellenstufe ausgebildet ist.
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Ferner
ist es bevorzugt, dass das Außengehäuse einen
Sperrdampfkanal aufweist, der in einen Zwischenraum zwischen dem
lagerseitigen Dichtring und dem prozessseitigen Dichtring mündet, so
dass durch den Sperrdampfkanal der Zwischenraum mit Sperrdampf beaufschlagbar
ist.
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Die
Dampfturbine weist bevorzugt einen Sperrdampfkühler zum Kühlen des Sperrdampfs auf. Bevorzugt
ist mit dem Sperrdampfkühler
der Sperrdampf auf 160°C
bis 200°C
kühlbar.
Dadurch wird das viskoelastische Material von dem Sperrdampf mit
einer Temperatur beaufschlagt, die einen sicheren Betrieb des Dichtvorsprungs
gewährleistet.
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Ferner
ist es bevorzugt, dass das Außengehäuse einen
Entwässerungskanal
aufweist, der in dem Zwischenraum zwischen dem lagerseitigen Dichtring
und dem prozessseitigen Dichtring mündet, so dass durch den Entwässerungskanal
der Zwischenraum von eventuell auftretendem Kondensat entwässerbar
ist.
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Bevorzugt
ist außerdem,
dass mindestens eine der Zylinderlaufflächen mit einer Gleitbeschichtung
versehen ist. Dadurch ist ein hoher Verschleiß an dem Dichtvorsprung unterbunden.
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Ferner
ist bevorzugt mindestens eine der Zylinderlaufflächen mit einer Wärmeisolationsbeschichtung
versehen. Dadurch ist vorteilhaft der Dichtvorsprung vor einer Überhitzung
geschützt.
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Vorzugsweise
sind die Gleitbeschichtung und/oder die Wärmeisolationsbeschichtung als
ein zylindrischer Ring ausgebildet, der auf die Läuferwelle
aufgezogen ist und auf dem die jeweilige Zylinderlauffläche ausgebildet
ist.
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Außerdem ist
es bevorzugt, dass die Dampfturbine mit einer Kühleinrichtung ausgestattet
ist, mit der auf mindestens eine der Zylinderlaufflächen ein Kühlmedium
bringbar ist. Dadurch ist eine übermäßige Erwärmung der
Dichtung unterbunden.
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Wellendichtung
und der erfindungsgemäßen Dampfturbine
anhand der beigefügten
schematischen Zeichnungen erläutert.
Es zeigt:
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1 einen
Längsschnitt
im Wellenendbereich der erfindungsgemäßen Dampfturbine,
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2 eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Wellendichtung,
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3 eine
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Wellendichtung,
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4 bis 10 Details
der erfindungsgemäßen Wellendichtung,
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11 einen
Längsschnitt
im Wellenendbereich einer herkömmlichen
Dampfturbine und
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12 eine
herkömmliche
Kamm-Nut-Labyrinthdichtung.
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Wie
es aus 1 ersichtlich ist, weist eine Dampfturbine 1 ein
Außengehäuse 2 und
einen Läufer 3 auf,
der in dem Außengehäuse 2 untergebracht ist.
Der Läufer 3 weist
eine Läuferwelle 4 auf,
die an ihren Längsenden
jeweils von einem Lager (nicht gezeigt) gelagert ist. Die Lager
befinden sich außerhalb des
Außengehäuses 2,
so dass die Läuferwelle 4 durch
das Außengehäuse 2 hindurch
sich erstreckt. Beim Betrieb der Dampfturbine 1 dreht sich
der Läufer 3,
so dass zwischen der Läuferwelle 4 und
dem Außengehäuse 2 eine
Relativbewegung auftritt. Diese Relativbewegung ist insbesondere
an dem in 1 gezeigten Bereich der Dampfturbine 1 von
Bedeutung, da zwischen der Läuferwelle 4 und
dem Außengehäuse 2 eine
Abdichtung erforderlich ist. Damit die Läuferwelle 4 beim Betrieb
der Dampfturbine 1 nicht an dem Außengehäuse 2 anstreift, ist
zwischen der Läuferwelle 4 und
dem Außengehäuse 2 ein
Radialspalt vorgesehen. Dieser Radialspalt ist möglichst abzudichten, so dass
beim Betrieb der Dampfturbine 1 durch den Radialspalt nur
eine möglichst geringe
Leckage auftritt. Von dem Radialspalt ist ein Dichtungsbereich 9 definiert,
in dem eine Wellendichtung 10 zum Abdichten des Radialspalts
vorgesehen ist.
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Die
Läuferwelle 4 ist
gestuft ausgeführt,
wobei die Läuferwelle 4 an
der Seite, an der das Lager angreift, einen lagerseitigen Wellenabschnitt 5 aufweist,
und an der Innenseite des Außengehäuses 2 einen
prozessseitigen Wellenabschnitt 6 aufweist. Der der lagerseitige
Wellenabschnitt 5 hat einen kleineren Durchmesser als der
prozessseitige Wellenabschnitt 6. Zwischen dem lagerseitigen
Wellenabschnitt 5 und dem prozessseitigen Wellenabschnitt 6 ist
an der Läuferwelle 4 eine
Zwischenstufe vorgesehen, deren Außendurchmesser zwischen der
des lagerseitigen Wellenabschnitts 5 und dem des prozessseitigen
Wellenabschnitts 6 liegt, so dass von der Zwischenstufe der
lagerseitige Wellenabschnitt 5 mit einer ersten Wellenstufe 7 und
der prozessseitige Wellenabschnitt 6 mit einer zweiten
Wellenstufe 8 abgegrenzt ist. Zwischen der ersten Wellenstufe 7 und der
zweiten Wellenstufe 8 ist auf der Zwischenstufe ein lagerseitiger
Dichtring 11 und auf dem prozessseitigen Wellenabschnitt 6 ein
prozessseitiger Dichtring 13 vorgesehen, wobei mit den
Dichtringen 11, 13 der Dichtungsbereich 9 abgedichtet
ist. Die Dichtringe 11, 13 sind jeweils an dem
Außengehäuse 2 befestigt
und berühren
die Läuferwelle 4 auf
einer darauf vorgesehenen lagerseitigen Zylinderlauffläche 12 bzw.
einer prozessseitigen Zylinderlauffläche 14. Beim Betrieb
der Dampfturbine 1 dreht sich die Läuferwelle 4 in dem
Außengehäuse 2,
so dass die Dichtringe 11, 13 auf den Zylinderlaufflächen 12, 14 gleiten.
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Zwischen
dem Außengehäuse 2 und
der Läuferwelle 4 ist
ein lagerseitiger Ringspalt 12a und ein prozessseitiger
Ringspalt 14a vorgesehen, so dass beim Betrieb der Dampfturbine 1 die
Läuferwelle 4 nicht
an das Außengehäuse 2 anstreift.
Somit ist der lagerseitige Dichtring 11 zum Abdichten des
lagerseitigen Ringspalts 12a und der prozessseitige Dichtring 13 zum
Abdichten des prozessseitigen Ringspalts 14a vorgesehen.
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Zwischen
den Dichtringen 11, 13 ist ein Sperrdampfkanal 15 vorgesehen,
mit dem Sperrdampf auf den Zwischenraum zwischen den Dichtringen 11, 13 gegeben
werden kann.
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In 2 ist
eine erste Ausführungsform
der Dichtringe 11, 13 gezeigt. Der Dichtring ist
in der Form eines Simmerrings® BA ausgeführt, der
einen Metallring 17, einen Dichtungskörper 18, eine Dichtnase 19 und
eine Zugfeder 19a aufweist. Der Metallring 17 hat
einen L-förmigen
Querschnitt und ist von dem Dichtringkörper 18 umgeben, der
aus einem viskoelastischen Material hergestellt ist. An dem Dichtringkörper 18 ist
die Dichtnase 19 einstückig
angeformt, wobei die Dichtnase 19 an dem Dichtringkörper 18 nach
innen vorsteht. Ist der Simmerring® BA als
einer der Dichtringe 11, 13 in das Außengehäuse 2 eingebaut,
so berührt
die Dichtnase 19 die entsprechende Zylinderlauffläche 12, 14.
Der Dichtringkörper 18 ist
mit dem Metallring in dem Außengehäuse 2 eingebaut
und dadurch befestigt.
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Die
Zugfeder 19a ist als eine Schraubenfeder ausgebildet, die
an der radial nach außen
gewandten Seite der Dichtnase 19 über den Umfang des Dichtringkörpers 18 angelegt
ist. Durch die entsprechende Dehnung der Zugfeder 19a ist
die Dichtnase 19 in Radialrichtung nach innen vorgespannt, so
dass die Dichtnase 19 auf die entsprechende Zylinderlauffläche 12, 14 mit
einer von der Zugfeder 19a definierten Druckkraft gedrückt ist.
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In 3 ist
eine andere Ausführungsform des
Dichtrings 11, 13 gezeigt, nämlich ein Simmerring® 20 mit
Dichtlippe. Der Simmerring® 20 weist einen äußeren Metallring 21 und
einen inneren Metallring 22 auf, die, ähnlich dem Metallring 17 aus 2, im
Querschnitt L-förmig
ausgebildet sind. Die Metallringe 21, 22 sind
derart aneinandergelegt, dass zwischen ihnen eine radial nach innen
sich erstreckende Dichtlippe 23 eingeklemmt ist. Am inneren
Ende der Dichtlippe 23 ist diese in Axialrichtung der Läuferwelle 4 umgeklappt,
wenn der Simmerring® 20 mit Dichtlippe
auf die Läuferwelle 4 aufgezogen
ist, so dass mit der Dichtlippe 23 auf die entsprechende
Zylinderlauffläche 12, 14 eine
entsprechende Druckkraft aufgebracht wird.
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4 zeigt
den Dichtring 11, 13 schematisch in Richtung der
Wellenachse 25 der Läuferwelle 4 gesehen,
wobei der Dichtring 11, 13 eine Teilungsebene 24 aufweist,
so dass der Dichtring 11, 13 eine obere Dichtringhälfte 26 und
eine untere Dichtringhälfte 27 hat.
Dadurch ist der Dichtring 11, 13 an der Teilungsebene 24 teilbar.
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In
der Teilungsebene 24 befindet sich eine Teilfuge 28,
die durch das Aneinanderlegen der oberen Dichtringhälfte 26 und
der unteren Dichtringhälfte 27 gebildet
ist. Gemäß einer
Ausführungsform
ist die Teilfuge 28 parallel zu der Wellenachse 25 verlaufend gerade
ausgeführt,
wie es in 5 gezeigt ist. Gemäß einer
anderen Ausführungsform
in 6 weisen die obere Dichtringhälfte 26 und die untere
Dichtringhälfte 27 jeweils
Vorsprünge
und Einbuchtungen auf, die in Umfangsrichtung sich erstrecken, wobei jede
der Aussparungen der oberen Dichtringhälfte 26 in die ihr
zugeordnete Einbuchtung der unteren Dichtringhälfte 27 und jede der
Aussparungen der unteren Dichtringhälfte 27 in die ihr
zugeordnete Einbuchtung der oberen Dichtringhälfte 26 eingreift,
so dass die Teilfuge 28 als eine Verzahnung ausgebildet
ist. Eine weitere in 7 gezeigte Ausführungsform
weist die Verzahnung 29 mit einer Verdickung jeweils am
Ende der Vorsprünge
und eine Erweiterung jeweils am Grund der Einbuchtungen auf, wobei
die Verdickungen 30 in die Erweiterungen eingreifen.
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Wie
es in 8 gezeigt ist, sind die Metallringe 21, 22 des
Simmerrings® 20 mit
Dichtlippe mit einer Klebefuge 31, die sich in Umfangsrichtung
erstreckt, miteinander befestigt.
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In 9 und 10 ist
der Bereich der Teilfuge 28 des Simmerrings® 20 mit
Dichtlippe gezeigt. Beim Betrieb der Dampfturbine 1 hat
die Läuferwelle 4 eine
Drehrichtung 34, auf die abgestimmt die Dichtlippe 23 im
Bereich der Teilfuge 28 ausgebildet ist. Die obere Dichtringhälfte 26 weist
einen Dichtlippenendabschnitt 32 und die untere Dichtringhälfte 27 weist
einen Dichtlippenendabschnitt 33 auf. Der Dichtlippenendabschnitt 32 der
oberen Dichtringhälfte 26 weist
einen Endbereich 35 auf, der radial nach außen von
der Zylinderlauffläche 12, 14 weg
geneigt angeordnet ist. In den dadurch zwischen dem Endbereich 35 und
der Zylinderlauffläche 12, 14 entstehenden
keilförmigen
Ringraum ist eine Verlängerung 36 des
Dichtlippenendabschnitts 33 der unteren Dichtringhälfte 27 eingesetzt,
so dass der Endbereich 35 von der Verlängerung 36 an der
Zylinderlauffläche 12, 14 abgestützt ist.
Dadurch wird im Betrieb der Dampfturbine 1, wenn die Läuferwelle 4 sich
dreht, aufgrund von Reibung zwischen den Dichtlippenabschnitt 33 der
unteren Dichtringhälfte 27 und
der Zylinderlauffläche 12, 14 die
Verlängerung 36 unter
Zug beansprucht.
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Dadurch
ist unterbunden, dass beim Betrieb der Dampfturbine 1 der
Endbereich 35 sich staucht, wodurch die Dichtwirkung des
Simmerrings® 20 mit Dichtlippe
eingeschränkt
wäre.