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Die Erfindung betrifft eine Turbomaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.
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Eine Turbomaschine der eingangsgenannten Art ist aus
JP 3 252 988 B2 bekannt.
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Aus
DE 10 2007 027 869 A1 ist eine Turbomaschine bekannt, die in eine Dichtung aufweist, die einen Fluiddurchgang zwischen einem Lagergehäuse und einem Laufradgehäuse der Turbomaschine sperrt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Turbomaschine bereitzustellen, bei der ein Fluiddurchtritt durch die Dichtung noch sicherer verhindert wird.
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Dies wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung mit einer Turbomaschine gemäß Anspruch 1 und nach einem zweiten Aspekt der Erfindung mit einer Turbomaschine gemäß Anspruch 2 erreicht.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Die Turbomaschine weist 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, so dass auf den ersten Dichtungsteil aufgebrachtes Lagergehäusefluid entlang der Fluidablaufrinne vertikal abwärts abfließen kann.
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In der Fluidablaufrinne ist beidseitig der Welle jeweils ein Fluidstromleitelement vorgesehen, welches das Lagergehäusefluid radial von der Welle weg aus der Fluidablaufrinne herausleitet.
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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.
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Das Lagergehäusefluid folgt durch Grenzschichtvorgänge zwischen Lagergehäusefluid und erstem Dichtungsteil bzw. minimale hydrostatische Druckunterschiede jedoch relativ lange der Fluidablaufrinne, so dass ein Ablösewinkel des Lagergehäusefluids in Bezug auf eine seitlich an die Fluidablaufrinne angelegte Vertikale größer als 180 Grad ist.
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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.
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Dadurch, dass 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.
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Nach dem ersten Aspekt der Erfindung im Sinne des Patentanspruchs 1 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. Der Einlaufbereich ist entgegengesetzt zur Krümmung der Fluidablaufrinne bogenförmig gekrümmt. Durch den damit geschaffenen bevorzugt relativ großen Einlaufradius kann das Lagergehäusefluid strömungstechnisch beruhigt und damit zuverlässig aus der Fluidablaufrinne abfließen.
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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.
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Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung kann das die Fluidablaufrinne entlangfließende Lagergehäusefluid auf einfache Weise nahezu vollständig aus der Fluidablaufrinne herausgeleitet und in eine andere hinsichtlich der Dichtigkeit der Dichtung unproblematische Strömungsrichtung gebracht werden.
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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.
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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.
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Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Auslaufbereich eine Nachleitfläche auf, die sich umfänglich der Welle erstreckend an die Abrisskannte anschließt.
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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.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Nachleitfläche entsprechend der Krümmung der Fluidablaufrinne gekrümmt.
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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.
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Nach dem zweiten Aspekt der Erfindung im Sinne des Patentanspruchs 2 ist ein Eintrittsende jedes der beiden Fluidstromleitelemente an einem von einer längsten horizontalen Sekante der Fluidablaufrinne definierten Punkt angeordnet.
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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.
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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.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detaillierter beschrieben.
- 1 zeigt eine schematische perspektivische Längsschnittansicht einer Turbomaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
- 2 zeigt eine schematische Längsschnittansicht der Turbomaschine von 1.
- 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs von 1.
- 4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Turbomaschine von 1, wobei Fluidstromleitelemente gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt sind.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 eine Turbomaschine 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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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.
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Wie in den 1 bis 3 gezeigt, weist die Turbomaschine 1 ein Gehäuse 10 mit einem Lagergehäuse 11 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 1 linke Laufrad 20 als Turbinenlaufrad ausgebildet ist und das in 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.
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Die Turbomaschine 1 weist ferner eine über eine Mehrzahl von Gleitlagern 40 drehbar in dem Lagergehäuse 11 gelagerte Welle 30 auf, die das erste Laufrad 20 und das zweite Laufrad 21 fest miteinander verbindet.
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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.
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Die wie hier gezeigte als Abgasturbolader ausgebildete Turbomaschine 1 muss am Austritt der Welle 30 aus dem Lagergehäuse 11 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 11 abgedichtet werden. Zum Anderen müssen Wellendichtungen das Austreten von Lagergehäusefluid (hier z.B. Schmieröl) aus dem Lagergehäuse 11 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.
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In 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 11 zum ersten Laufradgehäuse 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 11 und erstem Laufradgehäuse 12 sperrt.
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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 11 an. Aufgabe dieser Dichtung ist es den Eintrag von Luft in das Lagergehäuse 11 und damit den Massenstromverlust (Blow-By) so gering wie möglich zu halten. Ein Unterdruck 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 11 aus spritzend beaufschlagt, verhindert.
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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.
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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 Unterdruck in dem Abströmgehäuseteil des ersten Laufradgehäuses 12 (Turbinenseite) einstellen, wobei sich der Unterdruck sich bis vor die Dichtung 50 zwischen erstem Laufradgehäuse 12 und Lagergehäuse 11 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.
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Die Dichtung und deren angrenzende Bauteile sind so gestaltet, dass ein Austritt von Lagergehäusefluid über die Welle 30 aus dem Lagergehäuse 11 in den Radseitenraum des ersten Laufrades 20 zuverlässig verhindert wird.
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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. Desweiteren 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 11 Über- oder Unterdruck 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.
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Der zweite Dichtungsteil 52 der Dichtung 50 wird durch einen profilierten Wellenabschnitt oder wie in 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 11 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.
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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.
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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 erste Dichtungsteil 51 noch durch einen zusätzlichen Deckel 80 hier einen Abschlussdeckel) von dem Radseitenraum des ersten Laufrades 20 getrennt.
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Wie insbesondere in 4 ersichtlich, ist lagergehäuseseitig an dem ersten Dichtungsteil 51 eine mit einer kreisförmigen Krümmung umfänglich um den Außenumfang der Welle 30 umlaufende Fluidablaufrinne 51a vorgesehen, so dass auf den ersten Dichtungsteil 51 aufgebrachtes Lagergehäusefluid LF entlang der Fluidablaufrinne 51a vertikal abwärts abfließen kann. In der Fluidablaufrinne 51a ist beidseitig der Welle 30 jeweils ein Fluidstromleitelement 56, 56 (in 4 nur das vordere sichtbar) vorgesehen, welches das Lagergehäusefluid LF radial von der Welle 30 weg aus der Fluidablaufrinne 51a herausleitet.
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Die Fluidstromleitelemente 56, 56 können 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 Fluidablaufrinne 51 a des ersten Dichtungsteils 51. Die Fluidstromleitelemente 56, 56 können entweder als einzelne Bauteile zu beiden Seiten einer unteren Abführnut 55 (siehe 3) in die Fluidablaufrinne 51a eingebracht sein oder können z.B. beim Ausdrehen der Fluidablaufrinne 51a innerhalb des Fertigungsprozesses als Vollmaterial stehen bleiben. Beide Varianten erfüllen dieselbe Funktion.
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Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung im Sinne des Patentanspruchs 1 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.
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Wie aus 4 ersichtlich, ist der Einlaufbereich 56a in Form einer sich von einer Bodenfläche 51b der Fluidablaufrinne 51a aus radial weg von der Welle 30 erstreckenden Einlauffläche ausgebildet, wobei der Einlaufbereich 56a entgegengesetzt zur Krümmung der Fluidablaufrinne 51a bogenförmig gekrümmt ist.
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Wie ferner aus 4 ersichtlich, weist der Auslaufbereich 56b eine Abrisskante 56c auf, die den Einlaufbereich 56a an einem von der Fluidablaufrinne 51a abgewandten Ende dessen begrenzt und die an einer radial äußersten Position des Fluidstromleitelements 56 angeordnet. Der Auslaufbereich 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 51a gekrümmt ist.
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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 51a 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.
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Wie in 4 veranschaulicht, soll die Fluidablaufrinne 51a 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. Das Lagergehäusefluid LF muss 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.
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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 51a realisiert. Dieser Fluidablaufrinne 51a folgt das Lagergehäusefluid LF bis es nach unten abfließt. Jedoch fließt das Lagergehäusefluid LF an einer Stelle der größten horizontalen Sekante Smax der Fluidablaufrinne 51a 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 Unterdruck resultieren kann, noch einer gewissen Weile der Zylinderfläche bzw. Bodenfläche 51b der Fluidablaufrinne 51a. Die längste horizontale Sekante Smax der Fluidablaufrinne 51a erstreckt sich horizontal durch die Mittellängsachse der Welle 30 hindurch.
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Ein Ablösewinkel des Lagergehäusefluids LF in Bezug auf eine seitlich an die Fluidablaufrinne 51a 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.
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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 Fluidablaufrinne 51a folgenden Lagergehäusefluids LF und somit zu einer Undichtigkeit der Dichtung 50 kommen.
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Die Fluidstromleitelemente 56, 56 beeinflussen die Größe des Ablösewinkels des an der Innenseite des ersten Dichtungsteils 51 ablaufenden und der Fluidablaufrinne 51a 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 51a fließendem Lagergehäusefluid LF (Spritzöl) verbindet und dass eine auf dem Gasstrom GS durch die Dichtung 50 basierende Ansaugung dieses Lagergehäusefluids LF sicher verhindert wird.
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Um eine besonders sichere Abführung bzw. Ablösung des Lagergehäusefluids LF aus der Fluidablaufrinne 51a zu erzielen, ist nach dem zweiten Aspekt der Erfindung im Sinne des Patentanspruchs 2 ein Eintrittsende 56e jedes der beiden Fluidstromleitelemente 56, 56 an einem von der längsten horizontalen Sekante Smax der Fluidablaufrinne 51a definierten Punkt angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Turbomaschine
- 10
- Gehäuse
- 11
- Lagergehäuse
- 12
- Laufradgehäuse
- 13
- Laufradgehäuse
- 20
- Laufrad
- 21
- Laufrad
- 30
- Welle
- 40
- Gleitlager
- 41
- Radiallagerbüchse
- 50
- Dichtung
- 51
- erster Dichtungsteil
- 51a
- Fluidablaufrinne
- 51b
- 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
- Smax
- längste horizontale Sekante
- LF
- Lagergehäusefluid
- GS
- Gasstrom
