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Die Erfindung betrifft eine Zentrifugaldichtung für eine Turbomaschine, speziell für eine Dampfturbine, insbesondere zur Abwärmenutzung einer Brennkraftmaschine.
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Stand der Technik
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Zentrifugaldichtungen für Pumpen und Turbinen bzw. Turbomaschinen sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie beispielsweise aus der Patentschrift
DE 44 91 488 B4 . Die bekannte Zentrifugaldichtung umfasst eine auf einer Welle angeordnete Dichtungsvorrichtung, die im Wesentlichen aus einer Rotationsscheibe besteht, und eine Dichtkammer bzw. eine Gehäusenut, die in einem Pumpengehäuse ausgebildet ist. Die Rotationsscheibe ist rotierbar in der Gehäusenut angeordnet. Bei hohen Drehzahlen der Welle und damit auch der Rotationsscheibe wird Fluid mitgeschleppt und aufgrund der Zentrifugalkraft in die Gehäusenut gepresst. Das Fluid dichtet somit die Volumen beiderseits der Rotationsscheibe gegeneinander ab. Die bekannte Rotationsscheibe ist mit Schaufeln versehen, um das Mitschleppen und die Förderung des Fluids in die Gehäusenut zu verstärken.
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Dieses bei hohen Drehzahlen gut funktionierende Dichtungsprinzip ist für den Stillstand bzw. für geringe Drehzahlen der Rotationsscheibe jedoch nicht geeignet.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Zentrifugaldichtung, insbesondere für eine Turbomaschine, weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie sowohl bei hohen Drehzahlen der Rotationsscheibe als auch bei geringen Drehzahlen bzw. bei Stillstand eine gute Dichtwirkung erzielt und gleichzeitig nur einem sehr geringen Verschleiß ausgesetzt ist.
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Dazu umfasst die Zentrifugaldichtung eine auf einer Welle angeordnete Rotationsscheibe und ein Dichtungsgehäuse mit einer im Dichtungsgehäuse ausgebildeten Gehäusenut. Die Rotationsscheibe ist rotierbar in der Gehäusenut angeordnet. Bei Rotation der Rotationsscheibe wird Fluid aufgrund der Zentrifugalkraft in einen Sperrraum, der den bezüglich der Welle radial außen liegenden Teil der Gehäusenut bildet, gedrückt. An der Rotationsscheibe ist eine Dichtlippe angeordnet, die zumindest bei Stillstand der Rotationsscheibe mit dem Dichtungsgehäuse zusammenwirkt, und bei Drehung der Rotationsscheibe aufgrund der Zentrifugalkraft von dem Dichtungsgehäuse beabstandet ist.
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Dadurch übernimmt die Dichtlippe bei niedrigen Drehzahlen bzw. bei Stillstand der Rotationsscheibe die Dichtungsfunktion. Bei höheren Drehzahlen erfährt die Dichtlippe aufgrund der Zentrifugalkraft eine radial nach außen gerichtete Kraft, durch welche sie vom Dichtungsgehäuse abhebt. Bei höheren Drehzahlen wirkt die Zentrifugaldichtung durch das im Sperrraum verdichtete Fluid. Der Verschleiß an der Dichtlippe aufgrund ihres Kontakts zur Welle ist somit nur sehr gering, da dieser Kontakt nur bei kleinen Drehzahlen der Welle und somit auch nur bei kleinen Relativgeschwindigkeiten zwischen Welle und Dichtlippe vorhanden ist.
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Vorteilhafterweise ist die Dichtlippe ab einer Relativgeschwindigkeit bzw. Umfangsgeschwindigkeit von 5 m/s von dem Dichtungsgehäuse beabstandet. Ab dieser Geschwindigkeit steigt der Verschleiß der Dichtlippe stark an. Gleichzeitig wirkt ab entsprechenden Umdrehungszahlen von > 10.000/min die Zentrifugaldichtung, also das verdichtete Fluid im Sperrraum, zuverlässig, so dass keine Dichtwirkung zwischen Dichtlippe und Dichtungsgehäuse mehr benötigt wird.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Zentrifugaldichtung wirkt die Dichtlippe zumindest bei Stillstand der Rotationsscheibe mit einer Seitenfläche der Gehäusenut zusammen. Dadurch erfolgt die Abdichtung sowohl bei Stillstand bzw. bei niedrigen Drehzahlen als auch bei hohen Drehzahlen innerhalb der Gehäusenut. Optional ist die Dichtlippe so angeordnet, dass das Fluid in der Gehäusenut bei Stillstand durch seine Gewichtskraft derart auf die Dichtlippe drückt, dass die Dichtwirkung verstärkt wird.
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Vorteilhafterweise besteht die Dichtlippe aus einem Elastomer (z.B. NBR, ACM oder FKM) oder aus PTFE (Polytetrafluorethylen). Elastomere sind besonders gut für Dichtanwendungen wie Dichtringe bzw. Dichtlippen geeignet. Hinzu kommt eine vergleichsweise gute Temperaturbeständigkeit. PTFE wird bevorzugt für Wellendichtringe verwendet, zeichnet sich ebenfalls durch eine gute Temperaturbeständigkeit aus und weist einen geringen Reibkoeffizienten auf.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist auf der Dichtlippe eine Ringfeder angeordnet, die die Dichtlippe gegen das Dichtungsgehäuse vorspannt. Dadurch wird die Vorspannung der Dichtlippe gegen das Dichtungsgehäuse erhöht und es kann somit ein höherer Druck bei Stillstand bzw. niedrigen Drehzahlen abgedichtet werden.
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In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist auf der Dichtlippe mindestens ein Gewichtelement angeordnet. Das Gewichtelement erhöht die Zentrifugalkräfte bei höheren Drehzahlen derart, dass die Dichtlippe früher, also bei vergleichsweise niedrigeren Drehzahlen, vom Dichtungsgehäuse abhebt bzw. sich der freigegebene Spalt zwischen Dichtlippe und Dichtungsgehäuse vergrößert.
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Das mindestens eine Gewichtelement kann auch zusammen mit der Ringfeder eingesetzt werden, um zum einen eine starke Dichtwirkung der Dichtlippe bei Stillstand bzw. niedrigen Drehzahlen zu erzielen und zum anderen ein vergleichsweises frühes Abheben der Dichtlippe vom Dichtungsgehäuse zu erreichen.
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Im Folgenden wird eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zentrifugaldichtung, insbesondere für eine Turbomaschine, beschrieben, die ebenfalls sowohl bei hohen Drehzahlen der Rotationsscheibe als auch bei geringen Drehzahlen bzw. bei Stillstand eine gute Dichtwirkung erzielt und gleichzeitig nur einem sehr geringen Verschleiß ausgesetzt ist.
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Dazu umfasst die Zentrifugaldichtung eine auf einer Welle angeordnete Rotationsscheibe und ein Dichtungsgehäuse mit einer im Dichtungsgehäuse ausgebildeten Gehäusenut. Die Rotationsscheibe ist rotierbar in der Gehäusenut angeordnet. Bei Rotation der Rotationsscheibe wird Fluid aufgrund der Zentrifugalkraft in einen Sperrraum, der den bezüglich der Welle radial außen liegenden Teil der Gehäusenut bildet, gedrückt. Am Dichtungsgehäuse ist ein Bi-Metall-Halter mit einer an ihm angeordneten Dichtlippe angebracht. Bei niedrigen Temperaturen wirkt die Dichtlippe mit der Welle zusammen und bei höheren Temperaturen ist die Dichtlippe von der Welle beabstandet.
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Dadurch übernimmt die Dichtlippe bei niedrigen Temperaturen die Dichtungsfunktion. Bei hohen Temperaturen wird die Dichtlippe aufgrund der Verformung des Bi-Metall-Halters radial nach außen von der Welle abgehoben. Die Temperatur im Bereich von Welle, Rotationsscheibe, Dichtungsgehäuse, Bi-Metall-Halter und Dichtlippe hängt stark von der Scherströmung im Fluid zu den Bauteilen ab und steht somit in einem direkten Zusammenhang zur Rotationsgeschwindigkeit der Welle bzw. der Rotationsscheibe.
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Der Bi-Metall-Halter ist aufgrund seines Wärmeausdehnungsverhaltens so aufgebaut und geformt, dass er bei hohen Temperaturen – und damit bei hohen Drehzahlen – die Dichtlippe von der Welle abhebt und bei niedrigen Temperaturen – und damit bei niedrigen Drehzahlen – die Dichtlippe mit der Welle zusammenwirken lässt. Bei hohen Drehzahlen wirkt die Zentrifugaldichtung durch das im Sperrraum verdichtete Fluid.
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Dementsprechend erzielt die Zentrifugaldichtung sowohl bei hohen Drehzahlen der Welle bzw. Rotationsscheibe als auch bei niedrigen Drehzahlen bzw. bei Stillstand eine gute Dichtwirkung und ist gleichzeitig nur einem sehr geringen Verschleiß ausgesetzt, da der Kontakt zwischen Welle und Dichtlippe nur bei niedrigen Drehzahlen vorhanden ist
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Vorteilhafterweise ist der Bi-Metall-Halter an einer am Dichtungsgehäuse ausgebildeten Gehäusewand angebracht, wobei die Gehäusewand die Gehäusenut auf einer Seite begrenzt. Dadurch ist der Bi-Metall-Halter an einer Stelle angebracht, nämlich an der Gehäusenut bzw. in der Nähe der Gehäusenut, an der die Scherströmung besonders hoch ist und dementsprechend auch die dadurch erzeugte Temperatur. Der Bi-Metall-Halter ist dann besonders wirkungsvoll.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht die am Bi-Metall-Halter angebrachte Dichtlippe aus einem Elastomer oder aus PTFE (Polytetrafluorethylen). Elastomere sind besonders gut für Dichtanwendungen wie Dichtringe bzw. Dichtlippen geeignet. Hinzu kommt eine vergleichsweise gute Temperaturbeständigkeit. PTFE wird bevorzugt für Wellendichtringe verwendet, zeichnet sich ebenfalls durch eine gute Temperaturbeständigkeit aus und weist einen geringen Reibkoeffizienten auf.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Bi-Metall-Halter mit einer Ummantelung umspritzt, wobei die Ummantelung vorzugsweise aus einem Elastomer besteht. Dadurch übernimmt die Ummantelung zusammen mit der Dichtlippe die Dichtungsfunktion bei Stillstand bzw. niedrigen Drehzahlen, und der Bi-Metall-Halter selbst muss nicht mediendicht ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Bi-Metall-Halter dann biegeweicher gestaltet werden.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist der Bi-Metall-Halter mit mehreren schlitzförmigen Nuten versehen, die sternförmig, also radial nach außen laufend, angeordnet sind. Dadurch wird der Bi-Metall-Halter deutlich biegeweicher als ein vergleichbarer Bi-Metall-Halter ohne Nuten. Somit ist die Verformung des Bi-Metall-Halters bei Temperaturänderungen vergleichsweise groß.
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Vorteilhafterweise wird die erfindungsgemäße Zentrifugaldichtung der vorher beschriebenen Ausführungsformen in einer Turbomaschine eingesetzt.
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Turbomaschinen arbeiten in der Regel mit hohen Drehzahlen der Welle und sind daher besonders gut für den Einsatz von Zentrifugaldichtungen geeignet.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Turbomaschine eine Dampfturbine zur Abwärmenutzung einer Brennkraftmaschine. Für diese Art von Dampfturbinen ist eine Abdichtung von Arbeitsmedium zu Schmiermittel besonders wichtig und muss zuverlässig bei allen Drehzahlen funktionieren, wodurch sich die vorangegangenen Ausführungsformen der Zentrifugaldichtung besonders gut eignen.
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Zeichnungen
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Zentrifugaldichtung, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
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2 zeigt den Ausschnitt A der 1 in einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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3 zeigt den Ausschnitt A der 1 in noch einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Zentrifugaldichtung, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
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5 zeigt die Zentrifugaldichtung in einer Weiterbildung der 4.
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6a zeigt eine Ausführungsform eines Bi-Metall-Halters einer Zentrifugaldichtung nach einem Ausführungsbeispiel der 4.
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6b zeigt eine Ausführungsform eines Bi-Metall-Halters einer Zentrifugaldichtung nach einem Ausführungsbeispiel der 5.
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Beschreibung
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1 zeigt eine axialsymmetrische Zentrifugaldichtung 1, wie sie zur Medienabdichtung in einer Turbomaschine 100 verwendet werden kann. Die Zentrifugaldichtung 1 umfasst eine fest auf einer Welle 2 angeordnete Rotationsscheibe 3 und ein Dichtungsgehäuse 4. Die Welle 2 ist durch nicht dargestellte Lager rotierbar um eine Wellenachse 20 gelagert.
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In der 1 links der Rotationsscheibe 3 ist ein erstes Volumen 15 zwischen der Welle 2 und dem Dichtungsgehäuse 4 ausgebildet und in der 1 rechts der Rotationsscheibe 3 ein zweites Volumen 16 zwischen der Welle 2 und dem Dichtungsgehäuse 4.
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Im Dichtungsgehäuse 4 ist eine Gehäusenut 5 ausgebildet, in der die Rotationsscheibe 3 rotierbar angeordnet ist. Die Gehäusenut 5 ist im Querschnitt im Wesentlichen rechteckig ausgeführt. Der von der Welle 2 abgewandte, also radial außenliegende Bereich der Gehäusenut 5 wird als Sperrraum 6 bezeichnet, in welchem sich im Betrieb der Turbomaschine 100 Fluid sammelt, das das erste Volumen 15 und das zweite Volumen 16 gegeneinander abdichtet.
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Auf der Rotationsscheibe 3 ist eine Dichtlippe 7 fest angeordnet, die bei Stillstand der Rotationsscheibe 3 mit einer am Dichtungsgehäuse 4 ausgebildeten Seitenfläche 41 der Gehäusenut 5 zusammenwirkt. Bei hohen Drehzahlen der Welle 2 und damit auch der Rotationsscheibe 3 dagegen ist die Dichtlippe 7 aufgrund der Zentrifugalkraft von der Seitenfläche 41 bzw. vom Dichtungsgehäuse 4 beabstandet. Vorzugsweise besteht die Dichtlippe 7 aus einem Elastomer oder aus PTFE, um bei Stillstand bzw. niedrigen Drehzahlen eine gute Abdichtung zwischen Rotationsscheibe 3 und Seitenfläche 41 zu erzielen.
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Die Wirkungsweise der Zentrifugaldichtung 1 im Ausführungsbeispiel der 1 ist wie folgt:
Das erste Volumen 15 soll gegenüber dem zweiten Volumen 16 sowohl im Stillstand bzw. bei niedrigen Drehzahlen als auch bei hohen Drehzahlen mediendicht abgetrennt werden. Gleichzeitig soll ein Verschleiß der beteiligten Dichtelemente vermieden werden. Dazu werden die Funktionen „Abdichtung bei Stillstand“ und „Abdichtung bei hohen Drehzahlen“ aufgeteilt:
- – Die Abdichtung bei Stillstand der Welle 2 erfolgt über den Kontakt der Dichtlippe 7 zum Dichtungsgehäuse 4 bzw. zur Seitenfläche 41 des Dichtungsgehäuses 4. Auch bei niedrigen Drehzahlen der Welle 2 und mit ihr der Rotationsscheibe 3 dichtet die Dichtlippe 7 noch ab. Bei niedrigen Drehzahlen ist die Relativgeschwindigkeit zwischen Dichtlippe 7 und Seitenfläche 41 gering und somit auch der auftretende Verschleiß. Dichtlippen 7 aus Elastomer können dabei bis zu Relativgeschwindigkeiten von 5–10 m/s eingesetzt werden, Dichtlippen 7 aus PTFE sogar bis zu Relativgeschwindigkeiten von 25–50 m/s.
- – Die Abdichtung bei hohen Drehzahlen der Welle 2 erfolgt über das allgemeine Prinzip der Zentrifugaldichtung 1. Dabei wird ein Fluid von der Rotationsscheibe 3 in der Gehäusenut 5 mitgeschleppt und aufgrund der Zentrifugalkräfte innerhalb der Gehäusenut 5 in den Sperrraum 6 gedrückt. Durch dieses im Sperrraum 6 verdichtete Fluid kann kein weiteres Fluid von einem der beiden Volumen 15 oder 16 in das jeweils andere Volumen 16 oder 15 hindurchströmen. Aufgrund der Zentrifugalkräfte hebt die Dichtlippe 7 bei hohen Drehzahlen von der Seitenfläche 41 ab, so dass es zu keinem Verschleiß kommt.
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Als im Sperrraum 6 abdichtendes Fluid kann ein separates Dichtungsfluid verwendet werden, dass der Gehäusenut 5 aus einem nicht dargestellten Dichtungsreservoir zugeführt wird. Vorteilhafterweise wird als Dichtungsfluid jedoch ein abzudichtendes Fluid verwendet: das kann bei der Turbomaschine 100 sowohl das Arbeitsfluid des Dampfkreises, beispielsweise Ethanol, als auch ein Schmiermittel für die Lagerstellen der Turbomaschine 100 sein. Entsprechend muss selbstverständlich die Dichtlippe 7 auf der Rotationsscheibe 3 entweder auf einer dem ersten Volumen 15 zugewandten Seite oder auf einer dem zweiten Volumen 16 zugewandten Seite angebracht sein.
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2 zeigt den Ausschnitt A der 1 in einem weiteren Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist in der Gehäusenut 5 zwischen der Rotationsscheibe 3 und der darauf schräg angeordneten Dichtlippe 7 eine Ringfeder 8 angeordnet, die vorgespannt ist und durch ihre Vorspannung die Dichtlippe 7 gegen die Seitenfläche 41 des Dichtungsgehäuses 4 drückt.
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3 zeigt den Ausschnitt A der 1 in noch einem weiteren Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist in der Gehäusenut 5 auf der Dichtlippe 7 mindestens ein Gewichtelement 9 fest angeordnet. Durch das zusätzliche Gewicht des mindestens einen Gewichtelements 9 wird die bei Rotation der Rotationsscheibe 3 auf die Dichtlippe 7 wirkende Zentrifugalkraft erhöht, so dass die Dichtlippe 7 schon bei geringeren Drehzahlen von der Seitenfläche 41 des Dichtungsgehäuses 4 abhebt.
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Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich durch die vorangegangenen dadurch, dass zur Verhinderung des Verschleißes der Dichtlippe bei hohen Drehzahlen eine andere physikalische Wirkung verwendet wird, nämlich die Temperatur anstelle der Zentrifugalkraft:
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4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Zentrifugaldichtung 1‘, wie sie zur Medienabdichtung in einer Turbomaschine 100‘ verwendet werden kann, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Die Zentrifugaldichtung 1‘ ist im Wesentlichen axialsymmetrisch. Die Zentrifugaldichtung 1‘ umfasst eine fest auf einer Welle 2‘ angeordnete Rotationsscheibe 3‘ und ein Dichtungsgehäuse 4‘. Die Welle 2‘ ist durch nicht dargestellte Lager rotierbar um eine Wellenachse 20‘ gelagert.
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In der 4 links der Rotationsscheibe 3‘ ist ein erstes Volumen 15‘ zwischen der Welle 2‘ und dem Dichtungsgehäuse 4‘ ausgebildet und in der 4 rechts der Rotationsscheibe 3‘ ein zweites Volumen 16‘ zwischen der Welle 2‘ und dem Dichtungsgehäuse 4‘.
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Im Dichtungsgehäuse 4‘ ist eine Gehäusenut 5‘ ausgebildet, in der die Rotationsscheibe 3‘ rotierbar angeordnet ist. Die Gehäusenut 5‘ ist im Querschnitt im Wesentlichen rechteckig ausgeführt. Der von der Welle 2‘ abgewandte, also radial außenliegende Bereich der Gehäusenut 5‘ wird als Sperrraum 6‘ bezeichnet, in welchem sich im Betrieb der Turbomaschine 100‘ Fluid sammelt, das das erste Volumen 15‘ und das zweite Volumen 16‘ gegeneinander abdichtet.
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Die Gehäusenut 5‘ wird durch eine am Dichtungsgehäuse 4‘ ausgebildete Gehäusewand 45‘ begrenzt. Auf einer an der Gehäusewand 45‘ ausgebildeten Gehäusefläche 42‘ ist ein Bi-Metall-Halter 10‘ mit einer an ihm angebrachten Dichtlippe 7‘ fest angeordnet. Die Dichtlippe 7‘ wirkt bei niedrigen Temperaturen mit der Welle 2‘ an deren Mantelfläche zusammen. Bei hohen Temperaturen dehnt sich der Bi-Metall-Halter 10‘ so aus, dass die Dichtlippe 7‘ von der Welle 2‘ abhebt. Vorzugsweise besteht die Dichtlippe 7‘ aus einem Elastomer oder aus PTFE, um bei niedrigen Temperaturen eine gute Abdichtung zur Welle 2‘ zu erzielen.
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Die Wirkungsweise der Zentrifugaldichtung 1‘ im Ausführungsbeispiel der 4 ist wie folgt:
Das erste Volumen 15‘ soll gegenüber dem zweiten Volumen 16‘ sowohl im Stillstand bzw. bei niedrigen Drehzahlen als auch bei hohen Drehzahlen mediendicht abgetrennt werden. Gleichzeitig soll ein Verschleiß der beteiligten Dichtelemente vermieden werden. Dazu werden die Funktionen „Abdichtung bei Stillstand“ und „Abdichtung bei hohen Drehzahlen“ aufgeteilt:
- – Die Abdichtung bei Stillstand der Welle 2‘ erfolgt über den Kontakt der Dichtlippe 7‘ zur Mantelfläche der Welle 2‘. Auch bei niedrigen Drehzahlen der Welle 2‘ dichtet die Dichtlippe 7‘ noch ab. Bei niedrigen Drehzahlen ist die Relativgeschwindigkeit zwischen Dichtlippe 7‘ und Welle 2‘ gering und somit auch der auftretende Verschleiß. Dichtlippen 7‘ aus Elastomer können dabei bis zu Relativgeschwindigkeiten von 5–10 m/s eingesetzt werden, Dichtlippen 7‘ aus PTFE sogar bis zu Relativgeschwindigkeiten von 25–50 m/s.
- – Die Abdichtung bei hohen Drehzahlen der Welle 2‘ und mit ihr auch der Rotationsscheibe 3‘ erfolgt über das allgemeine Prinzip der Zentrifugaldichtung 1‘. Dabei wird ein Fluid von der Rotationsscheibe 3‘ in der Gehäusenut 5‘ mitgeschleppt und aufgrund der Zentrifugalkräfte innerhalb der Gehäusenut 5‘ in den Sperrraum 6‘ gedrückt. Durch dieses im Sperrraum 6‘ verdichtete Fluid kann kein weiteres Fluid von einem der beiden Volumen 15‘ oder 16‘ in das jeweils andere Volumen 16‘ oder 15‘ hindurchströmen. Aufgrund der hohen Drehzahlen der Welle 2‘ kommt es zu starken Scherströmungen im Fluid zu der Welle 2‘ und der Rotationsscheibe 3‘ einerseits und zu dem Dichtungsgehäuse 4‘ und dem Bi-Metall-Halter 10‘ andererseits. Diese Scherströmungen führen zu einer Erwärmung der beteiligten Bauteile. Die Erwärmung des Bi-Metall-Halters 10‘ führt schließlich zu einer Durchbiegung des Bi-Metall-Halters 10‘ und damit zu einem Abheben der Dichtlippe 7‘ von der Welle 2‘.
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Als im Sperrraum 6‘ abdichtendes Fluid kann ein separates Dichtungsfluid verwendet werden, dass der Gehäusenut 5‘ aus einem nicht dargestellten Dichtungsreservoir zugeführt wird. Vorteilhafterweise wird als Dichtungsfluid jedoch ein abzudichtendes Fluid verwendet: das kann bei der Turbomaschine 100‘ sowohl das Arbeitsfluid des Dampfkreises, beispielsweise Ethanol, als auch ein Schmiermittel für die Lagerstellen der Turbomaschine sein. Entsprechend muss selbstverständlich die Dichtlippe 7‘ am Dichtungsgehäuse 4‘ entweder auf einer dem ersten Volumen 15‘ zugewandten Seite oder auf einer dem zweiten Volumen 16‘ zugewandten Seite angebracht sein.
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5 zeigt die Zentrifugaldichtung 1‘ in einer Weiterbildung der 4. Dabei ist der Bi-Metall-Halter 10‘ von einer Ummantelung 11‘ umspritzt. Vorteilhafterweise besteht die Ummantelung 11‘ aus einem Elastomer.
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Die Ummantelung 11‘ umgibt den Bi-Metall-Halter 10‘ mediendicht. Dadurch kann der Bi-Metall-Halter 10‘ biegeweicher ausgeführt werden, was an den nachfolgenden 6a und 6b veranschaulicht wird.
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6a zeigt eine Ausführungsform eines Bi-Metall-Halters einer Zentrifugaldichtung 1‘ nach einem Ausführungsbeispiel der 4. Der Bi-Metall-Halter 10‘ weist keine Umspritzung bzw. Ummantelung auf und muss daher mediendicht ausgeführt sein.
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6b dagegen zeigt eine Ausführungsform eines Bi-Metall-Halters 10‘ einer Zentrifugaldichtung 1‘ nach einem Ausführungsbeispiel der 5, jedoch im Fertigungsschritt vor der Umspritzung mit der Ummantelung. Der Bi-Metall-Halter 10‘ bekommt in einem der nächsten Fertigungsschritte eine mediendichte Umspritzung bzw. Ummantelung 11‘ und muss daher selbst nicht mediendicht ausgeführt sein. Dadurch kann der Bi-Metall-Halter 10‘ mit mehreren schlitzförmigen Nuten 12‘ versehen sein, die im gezeigten Ausführungsbeispiel sternförmig, also radial angeordnet sind. Somit ist der Bi-Metall-Halter 10‘ vergleichsweise biegeweich ausgeführt und reagiert empfindlicher auf Temperaturunterschiede als ein Bi-Metall-Halter 10‘ nach einem Ausführungsbeispiel der 6a.
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In beiden Ausführungsformen der 6a und 6b besteht der Bi-Metall-Halter 10‘ aus einem inneren Metall 10a‘ und einem äußeren Metall 10b‘. Der Bi-Metall-Halter 10‘ ist die Welle 2‘ radial umgebend angeordnet. An einem Ende des Bi-Metall-Halters 10‘ ist die Dichtlippe 7‘ angeordnet. In Richtung der Dichtlippe 7‘ ist der Bi-Metall-Halter 10‘ sich verjüngend ausgeführt. Das äußere Metall 10b‘ weist einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten auf als das innere Metall 10a‘, so dass bei einer Temperaturerhöhung die Dichtlippe 7‘ von der Welle 2‘ abhebt.
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Um diesen Effekt zu unterstützen ist es vorteilhaft, wenn der Bi-Metall-Halter 10‘ im Querschnitt gekrümmt, und zwar sich zur Dichtlippe 7‘ hin zunehmend weniger verjüngend, also konkav gekrümmt, ausgeführt ist. Steigende Temperaturen führen dann zu einer Verstärkung der Krümmung des Bi-Metall-Halters 10‘.
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Für sämtliche Ausführungsformen der 1 bis 6b kann die Rotationsscheibe 3; 3‘ mit nicht dargestellten Schaufeln versehen sein, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, um das Mitschleppen und die Förderung des Fluids in den Sperrraum 6; 6‘ zu verstärken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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