DE102015107772A1

DE102015107772A1 - Bürstendichtung für eine Turbine

Info

Publication number: DE102015107772A1
Application number: DE102015107772.8A
Authority: DE
Inventors: Xiaoqing Zheng; Debabrata Mukhopadhyay; Michael Dennis Mack
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2015-05-18
Publication date: 2015-12-03
Also published as: US20150345318A1; CN204827546U; JP6594662B2; JP2015230003A; CH709762A2; US9322287B2

Abstract

Eine Bürstendichtung für eine Turbine, aufweisend eine ringförmige Schicht von Filamenten mit einer im Wesentlichen L-Form, aufweisend einen Axialabschnitt der Filamente und einen Radialabschnitt der Filamente, wobei ein erstes Ende der Filamente an einem Ende des Radialabschnitts ist und einer rotierenden Komponente der Turbine gegenüberliegt und ein zweiter Endbereich der Filamente an einem Ende des Axialabschnitts der Filamente ist und an einer stationären Komponente der Turbine befestigt ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft Bürstendichtungen, die eine Gasleckage in einer Turbine vermeiden.
Turbinen wandeln thermodynamische Energie aus Fluiden, wie etwa unter Druck stehendem Dampf, komprimierter Luft und Verbrennungsgasen in Arbeit, um einen Generator anzutreiben, um Elektrizität zu erzeugen. Die Arbeit wird ausgeführt, wenn die Fluide durch Reihen von Laufschaufeln (auch als Schaufeln bezeichnet) strömen, die auf Turbinenrädern montiert sind. Die Kraft der Fluide auf die Laufschaufeln dreht die Räder und die Welle auf der die Räder angebracht sind. Die Fluide müssen über die Laufschaufeln strömen, um die Räder und die Rotorwelle zu drehen. Fluide, die in das Turbinengehäuse oder anderweitig lecken, gelangen nicht über die Laufschaufeln, drehen nicht die Welle und reduzieren die Effizienz der Turbine.
Um die Fluide auf die Laufschaufeln zu begrenzen, sind Dichtungen zwischen den stationären und den rotierenden Komponenten der Turbine angeordnet. Das Abdichten der Spalte zwischen den stationären und den rotierenden Komponenten ist anspruchsvoll aufgrund der hohen Temperaturen und Drücke der durch die Turbine strömenden Gase. Labyrinth-, Waben- und Bürstendichtungen sind bekannte Typen von Dichtungen für die Spalte zwischen den stationären und rotierenden Komponenten einer axialen Turbine. Bürstendichtungen stehen im Fokus dieser Offenbarung.
Eine Bürstendichtung ist typischerweise ringförmig um die rotierende Komponente der Turbine angeordnet. Die Bürstendichtung enthält Tausende von dicht gepackten Drahtfilamenten (Borsten). Ein Ende dieser Filamente ist mit ringförmigen Metallplatten verschweißt oder dazwischen geklemmt, die an der stationären Komponente der Turbine angebracht sind. Die Filamente erstrecken sich radial und erstrecken sich über einen Spalt zwischen der stationären Komponente und der rotierenden Komponente. Die Spitzen der Filamente berühren und bürsten gegen die rotierende Komponente. Die eng gepackten Filamente bilden eine Dichtung, die Fluide daran hindert, durch den durch die Bürstendichtung überbrückten Spalt und zwischen der rotierenden und der stationären Komponente zu entweichen.
Bürstendichtungen waren üblicherweise schwierig anzuordnen, wo nur ein geringer Raum zwischen der stationären und rotierenden Komponente ist. Die Filamente in einer Bürstendichtung haben in Radialrichtung mit Bezug auf die Turbine eine Länge. Ein Abschnitt der Länge der Filamente wird für die ringförmigen Klemmplatten benötigt. Die Radialdimensionen der Filamente und die ringförmige Klemmung einer konventionellen Bürstendichtung passen nicht einfach in einen engen Raum zwischen der stationären und der rotierenden Komponente.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Bürstendichtungen wurden konzipiert und sind hierin offenbart, die Drahtfilamente enthalten, die ausgewählt sind, um den Gasdrücken und anderen Bedingungen einer Turbine, wie etwa einer Dampf- oder Gasturbine standzuhalten. Die Filamente sind in Schichten angeordnet, wie etwa zumindest einer Schicht mit dicken (großer Durchmesser) Filamenten und einer Schicht mit dünnen (kleiner Durchmesser) Filamenten. Die Filamentschichten sind in einer L-Form angeordnet, so dass ein Abschnitt, z.B. ein überwiegender Abschnitt der Schicht im Wesentlichen parallel zu der Rotorwellenachse orientiert ist. Eine Biegung jeder Schicht ändert die Richtung der Schicht in eine Radialrichtung, so dass die Enden der Filamente an einer rotierenden Fläche der Turbine anliegen oder fast anliegen. Die entgegengesetzten Enden der Bürstendichtung sind geklemmt oder geschweißt zwischen ein Paar von ringförmigen Seitenschienen. Die Seitenschienen, mit den Filamenten, sind an dem Gehäuse der Turbine oder der Innenabdeckung einer Leitapparatschaufel angebracht. Ein axialer, ringförmiger Schlitz für die L-förmigen Bürstendichtungen ist in der Leitapparat-Innenabdeckung oder dem Rohrgehäuse gebildet. Der Schlitz kann zwischen einer radial inneren Fläche der Leitapparatinnenabdeckung oder des Gehäuses und einem ringförmigen Haltering gebildet sein.
Eine Bürstendichtung für eine Turbine wurde geschaffen und ist hierin offenbart, aufweisend eine ringförmige Schicht von Filamenten, die im Wesentlichen eine L-Form aufweist mit einem Axialabschnitt der Filamente und einem Radialabschnitt der Filamente, wobei ein erstes Ende der Filamente an einem ersten Ende des Radialabschnitts ist und einer rotierenden Komponente der Turbine zugewandt ist und ein zweiter Endbereich der Filamente an einem Ende des Axialabschnitts der Filamente vorhanden ist und dazu eingerichtet ist, mit einer stationären Komponente der Turbine verbunden zu werden.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtung kann es vorteilhaft sein, wenn die ringförmige Schicht der Filamente eine erste Schicht von Filamenten und eine zweite Schicht von Filamenten aufweist, wobei die Filamente der zweiten Schicht kleinere Durchmesser haben als die Filamente der ersten Schicht und die zweite Schicht radial innen von der ersten Schicht angeordnet ist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtung kann es vorteilhaft sein, wenn die Durchmesser der Filamente in der ersten Schicht in einem Bereich von 0,005 bis 0,012 Zoll sind und die Durchmesser der Filamente der zweiten Schicht in einem Bereich von 0,002 bis 0,005 Zoll liegen.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtung kann es vorteilhaft sein, wenn die ringförmige Schicht von Filamenten außerdem eine dritte Schicht von Filamenten enthält, die größere Durchmesser haben als die Filamente der zweiten Schicht und die zweite Schicht von Filamenten sandwichartig zwischen der ersten und der dritten Schicht von Filamenten angeordnet ist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtung kann es vorteilhaft sein, wenn die Durchmesser der Filamente in der dritten Schicht in einem Bereich von 0,005 bis 0,012 Zoll liegen.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtung kann es vorteilhaft sein, wenn die Bürstendichtung außerdem ein gekrümmtes Blatt benachbart zu der Schicht von Filamenten aufweist und das gekrümmte Blatt im Querschnitt einer im Wesentlichen L-Form aufweist und einen Axialabschnitt und einen Radialabschnitt enthält.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtung kann es vorteilhaft sein, wenn die Bürstendichtung außerdem ein Paar von gekrümmten Blättern aufweist, die im Querschnitt jeweils eine L-Form aufweisen und einen Axialabschnitt und einen Radialabschnitt enthalten, wobei die ringförmige Schicht von Filamenten sandwichartig zwischen dem Paar von gekrümmten Blättern angeordnet ist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtung kann es vorteilhaft sein, wenn der Axialabschnitt der Filamente eine Längenabmessung hat, die länger ist als eine Längenabmessung des Radialabschnitts.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtung kann es vorteilhaft sein, wenn die Filamente eine im Wesentlichen 90°-Biegung zwischen dem Axialabschnitt und dem Radialabschnitt aufweisen.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtung kann es vorteilhaft sein, wenn die Bürstendichtung außerdem ringförmige Seitenschienen aufweist, zwischen denen der zweite Endbereich der Filamente sandwichartig angeordnet ist, wobei die Seitenschienen koaxial angeordnet und entlang eines gemeinsamen Radius angeordnet sind.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtung kann es vorteilhaft sein, wenn die Seitenschienen miteinander durch Stifte oder durch Schweißen verbunden sind, die sich radial durch die Seitenschienen erstrecken.
Es wurde eine Bürstendichtungsanordnung für eine Turbine mit einer Rotationsachse geschaffen und ist hierin offenbart, wobei die Bürstendichtungsanordnung aufweist: eine ringförmige Schicht von Filamenten mit einer im Wesentlichen L-Form, aufweisend einen Axialabschnitt der Filamente, der sich in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse erstreckt und einem Radialabschnitt, der sich in einer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zu der Rotationsachse erstreckt, wobei ein erstes Ende der Filamente an einem Ende des Radialabschnitts vorhanden ist und einer rotierenden Komponente der Turbine zugewandt ist und ein zweiter Endbereich der Filamente dazu eingerichtet ist, an einer stationären Komponente der Turbine angebracht zu werden, und einen ringförmigen Haltering, der an einer stationären Komponente der Turbine befestigt ist. Ein Schlitz für die Bürstendichtung enthält eine Ringfläche, die sich im Wesentlichen axial erstreckt, eine sich im Wesentlichen radial erstreckende Radialfläche und eine Ecke zwischen der Axial- und der Radialfläche, wobei die Axialringfläche den Axialabschnitt der Filamente abstützt und die Radialfläche den Radialabschnitt der Filamente abstützt.
Eine Bürstendichtungsanordnung für eine Turbine mit einer Rotationsachse wurde geschaffen und ist hierin offenbart, wobei die Bürstendichtungsanordnung aufweist: eine ringförmige Schicht von Filamenten und zumindest ein ringförmiges Schutzblatt auf einer oder beiden der äußeren Flächen der Schicht von Filamenten. Die Schicht von Filamenten und das Schutzblatt haben eine im Wesentlichen L-Form enthaltend einen sich parallel zu der Achse des Rotors erstreckenden Axialabschnitt und einen Radialabschnitt, der sich in einer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zu der Achse erstreckt. Ein erstes Ende der Filamente und des Schutzblattes ist an einem ersten Ende des Radialabschnitts vorhanden und ist einer rotierenden Komponente der Turbine zugewandt. Ein zweiter Endbereich der Filamente und des Schutzblattes ist an einem Ende des Axialabschnitts vorhanden und sitzt in einem stationären Schlitz.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtungsanordnung kann es vorteilhaft sein, wenn die Bürstendichtungsanordnung außerdem einen kreisringförmigen Ring radial außen von dem kreisringförmigen Haltering aufweist, wobei der Axialabschnitt der ringförmigen Schicht von Filamenten zwischen dem kreisringförmigen Ring und dem kreisringförmigen Haltering angeordnet ist und der kreisringförmige Ring in einer ringförmigen Öffnung in einer stationären Komponente der Turbine sitzt.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtungsanordnung kann es vorteilhaft sein, wenn der kreisringförmige Ring einen Nasenabschnitt, der sich axial über eine Lippe in der ringförmigen Öffnung erstreckt und eine Lagerfläche aufweist, die an einer sich radial erstreckenden Rückwand der ringförmigen Öffnung anliegt.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtungsanordnung kann es vorteilhaft sein, wenn die Bürstendichtungsanordnung außerdem eine Feder in der ringförmigen Öffnung enthält, wobei die Feder den kreisringförmigen Ring radial nach innen drängt.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtungsanordnung kann es vorteilhaft sein, wenn der kreisringförmige Haltering, die Filamente und der kreisringförmige Ring durch einen Stift oder Schweißen miteinander befestigt sein.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtungsanordnung kann es vorteilhaft sein, wenn der ringförmige Haltering eine Spitzendichtung aufweist, die sich radial nach innen erstreckt und die Radialfläche an einer Seitenwand der Spitzendichtung angeordnet ist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtungsanordnung kann es vorteilhaft sein, wenn die ringförmige Schicht der Filamente eine erste Schicht von Filamenten und eine zweite Schicht von Filamenten aufweist, wobei die Filamente der zweiten Schicht einen kleineren Durchmesser haben als die Filamente der ersten Schicht und die zweite Schicht radial innen von der ersten Schicht angeordnet ist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtungsanordnung kann es vorteilhaft sein, wenn die ringförmige Schicht von Filamenten außerdem eine dritte Schicht von Filamenten aufweist, die größere Durchmesser als die Filamente der zweiten Schicht aufweisen und die zweite Schicht von Filamenten sandwichartig zwischen der ersten und der dritten Schicht von Filamenten angeordnet ist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtungsanordnung kann es vorteilhaft sein, wenn die Bürstendichtungsanordnung außerdem ein gekrümmtes Blatt benachbart zu der Schicht von Filamenten aufweist und das gekrümmte Blatt im Querschnitt eine im Wesentlichen L-Form aufweist und einen Axialabschnitt und einen Radialabschnitt enthält.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der vorstehend erwähnten Bürstendichtungsanordnung kann es vorteilhaft sein, wenn die Bürstendichtungsanordnung außerdem ein Paar von gekrümmten Blättern aufweist, die im Querschnitt jeweils L-förmig sind und einen Axialabschnitt und einen Radialabschnitt aufweisen, wobei die ringförmige Schicht von Filamenten sandwichartig zwischen dem Paar von gekrümmten Blättern angeordnet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht des Gaspfades durch eine konventionelle Axialturbine mit Bürstendichtungen zwischen dem Gehäuse und den Turbinenlaufschaufeln.
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnitts einer axialen Turbine mit L-förmigen Bürstendichtungen zwischen dem Gehäuse und den Turbinenschaufeln und zwischen den Leitapparatschaufeln und dem Rotor.
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Axialturbine mit einem anderen Ausführungsbeispiel von einer L-förmigen Bürstendichtungsanordnung, die sich zwischen den Leitapparatschaufeln und einem Turbinenrotor erstreckt.
4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Axialturbine mit einem anderen Ausführungsbeispiel einer L-förmigen Bürstendichtungsanordnung, die sich zwischen den Leitapparatschaufeln und einem Turbinenrotor erstreckt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt eine konventionelle Axialturbine 10 enthaltend stationäre Leitapparatschaufeln 12 (die auch als Leitschaufeln bezeichnet werden können) und rotierende Schaufeln 14 (die auch als Turbinenlaufschaufeln bezeichnet werden können). Die Axialturbine 10 kann eine Dampfturbine sein, die ein stationäres ringförmiges Gehäuse 16 aufweist, das die an Rädern, die an einer Rotorwelle 18 befestigt sind, angebrachten Turbinenlaufschaufeln umschließt. Ein ringförmiger Dampfgasdurchgang 20 ist zwischen dem Gehäuse 16 und der Rotorwelle oder den Rädern 18 gebildet. Die Leitapparatschaufeln 12 und die Schaufeln 14 erstrecken sich in den Gasdurchgang 20. Die Leitapparatschaufeln 12 sind stationär und an dem Gehäuse 16 angebracht. Die Leitapparatschaufeln 12 sind in Reihen angeordnet, die entlang der Länge des Gasdurchgangs 20 positioniert sind. Die Schaufeln 14 sind angebracht an und rotierend mit der Rotorwelle und den Rädern 18 um eine Achse 22. Die Schaufeln sind in ringförmigen Reihen entlang der Länge des Gasdurchgangs 20 angeordnet. Die Reihen von Schaufeln wechseln sich mit Reihen von Leitapparatschaufeln entlang der Achse 22 der Rotorwelle ab.
Der Dampfgaspfaddurchgang 20 enthält einen ringförmigen Einlass 23, in den Dampf (oder anderes Gas) in die Turbine 10 gelangt. Wenn es sich durch den Durchgang 20 bewegt, wird der Dampf durch jede Reihe von Leitapparatschaufeln in die Reihe von Schaufeln gelenkt, die unmittelbar stromabwärts von der Reihe von Leitapparatschaufeln angeordnet ist. Die Kraft des Dampfes auf die Schaufeln dreht die Rotorwelle. Die durch den Dampf auf die Schaufeln und die Rotorwelle ausgeübte Arbeit wird dazu verwendet, elektrische Generatoren oder andere Arten von Maschinen anzutreiben.
Der Dampf wird auf dem Gasdurchgang 20 begrenzt, um den gesamten Dampf gegen die Schaufeln 12 zu richten. Eine Dampfleckage tritt auf, wenn Dampf aus dem Gasdurchgang 20 entweicht und zwischen den Spitzen der Schaufeln und dem Gehäuse oder zwischen den Spitzen der Leitapparatschaufeln und der Rotorwelle strömt. Leckdampf verrichtet keine verwendbare Arbeit, weil der Dampf nicht zur Drehung der Rotorwelle beiträgt. Leckdampf reduziert die Effizienz der Turbine beim Umwandeln der Energie des Dampfes in Arbeit.
Dichtungen sind traditionell an den Spitzen der Schaufeln und Leitapparatschaufeln angeordnet. Die Dichtungen hindern Gase am Entweichen von dem Gasdurchgang 20 in das Gehäuse. Z.B. erstrecken sich ringförmige Spitzendichtungen 24, z.B. Zähne oder Kämme, radial nach außen von einer oberen Ringfläche eines Deckbandes 26 auf den Schaufeln 14. Eine Spitzendichtung 24 kann eine starre gekrümmt verlaufende Rippe oder Zahn auf der oberen Deckbandfläche sein. Die oberen Deckbänder 26 auf einer Reihe von Schaufeln bilden einen kreisringförmigen Ring um die Reihe. Die Spitzendichtungen 24 auf jedem der Deckbänder in einer Reihe von Schaufeln bilden eine kreisringförmige starre Dichtung, die sich von den Deckbändern zu einer ringförmigen Innenfläche 28 des Gehäuses erstreckt. Die Spitzendichtung 24 ist nicht im Kontakt mit der Innenfläche 28 des Gehäuses, da ein kleiner ringförmiger Spalt zwischen der Spitzendichtung und der Fläche 28 existiert.
Konventionelle ringförmige Bürstendichtungen 30 wurden in Verbindung mit und benachbart zu Spitzendichtungen eingesetzt. Die Bürstendichtung 30 sitzt in einer Nut des Gehäuses 16 und erstreckt sich radial nach innen von der Innenfläche 28 des Gehäuses zu einer Außenfläche des Deckbandes 26 an einer Reihe von Schaufeln. Die Bürstendichtung 28 enthält Filamente, die zusammen in einer ringförmigen Anordnung gebündelt sind. Das Bündel von Filamenten ist zwischen ringförmigen Klemmplatten (Seitenschienen) geklemmt, die in einer ringförmigen Nut in dem Gehäuse sitzen. Die Spitzen der Filamente bürsten gegen die Außenfläche des Deckbandes 26 der Schaufeln 12.
Innere Abdeckdichtungen 32 können auch zwischen der Rotorwelle 18 und den Innenabdeckabschnitten 34 jeder Reihe von Leitapparatschaufeln 12 angeordnet sein. Die Spitzen der ringförmigen Innenabdeckdichtungen 32 können gegen ringförmige Rippen 36 an den Innenabdeckungen 34 der Leitapparatschaufeln bürsten. Die Innenabdeckdichtungen 32 rotieren mit dem Rotor. Die ringförmigen Innenabdeckdichtungen können Bürstendichtungen enthalten, die gleichartig zu den Bürstendichtungen 30 sind, die an dem Gehäuse angebracht sind.
Die konventionellen in 1 gezeigten Bürstendichtungen 30 enthalten Filamente, die radial nach innen entlang ihrer gesamten Länge verlaufen. Die ringförmigen Klemmplatten, die die Filamente an dem Gehäuse sichern, sind auch radial orientiert. Die großen radialen Abmessungen der konventionellen Bürstendichtungen können die Dichtung unpassend für Stellen in der Turbine machen, die schmal sind und an ausreichend radialem Raum mangeln, innerhalb dem die Dichtung angeordnet werden kann.
2 ist eine schematische Darstellung eines vergrößerten Abschnitts einer Axialdampfturbine, die erste Ausführungsbeispiele von L-förmigen Bürstendichtungen 38, 40 zeigt. Die Dichtungen 38, 40 sind im Querschnitt L-förmig. Die L-förmigen Bürstendichtungen 40 sind in einem sich axial erstreckenden Schlitz 42 in dem Gehäuse 16 angeordnet. Die Bürstendichtung 40 hat Filamente 44 (Drahtborsten) die sich axial durch den Schlitz erstrecken, die Richtung ändern und sich radial zu der Außenfläche des Deckbandes 26 an einer Reihe von Schaufeln 14 hin erstrecken. Die L-förmige Bürstendichtung 38 ist an einem sich axial erstreckenden Schlitz 46 in den Innenabdeckungen 34 einer Reihe von Leitapparatschaufeln 12 angebracht. Die L-förmige Bürstendichtung 30 hat Filamente 44, die sich axial durch den Schlitz 46 erstrecken, die Richtung ändern und sich radial zu einer Außenfläche 48 der Rotorwelle 18 hin erstrecken. Die L-förmigen Bürstendichtungen 38, 40 formen jeweils einen Kreisring. Die Dichtungen 38, 40 können eine einzelne ringförmige Komponente, ein zusammenpassendes Paar von halbkreisförmigen Abschnitten oder eine ringförmige Anordnung von gekrümmten Abschnitten sein.
Die L-förmigen Bürstendichtungen 38, 40 haben einen Axialabschnitt 39 und einen Radialabschnitt 41. Der Axialabschnitt 39 ist im Wesentlichen parallel, z.B. innerhalb von zehn Grad, zur Achse 22 des Rotors. Der Radialabschnitt 41 ist im Wesentlichen rechtwinklig, z.B. innerhalb von zehn Grad, zur Achse 22. Der Axialabschnitt 39 kann zumindest so lang sein wie der Radialabschnitt und kann eine Länge haben, die 1,5- bis 2-mal der Länge des Radialabschnitts entspricht. Die Bürstendichtungen 38, 40 können eine Biegung 43 zwischen dem Axial- und dem Radialabschnitt aufweisen. Die Biegung kann im Wesentlichen neunzig Grad (90°) wie etwa in einem Bereich von 85–95° betragen.
Die Filamente 44 der Bürstendichtungen 38 enthalten eine ringförmige Schicht von dicken Drahtfilamenten 50 und eine zweite ringförmige Schicht von dünnen Drahtfilamenten 52. Die dicken Drahtfilamente können jeweils einen Durchmesser im Bereich von etwa 5,0 bis 12,0 Tausendstel eines Zolls (0,13 mm bis 0,3 mm) oder 5,6 bis 8,0 Tausendstel eines Zolls (0,14 mm bis 0,20 mm) haben. Die dünnen Drahtfilamente können jeweils einen Durchmesser im Bereich von etwa 2,0 bis 5,0 Tausendstel eines Zolls (0,05 mm bis 0,13 mm) haben. Die dünnen Drahtfilamente können einen Durchmesser haben, der z.B. fünfzig bis neunzig Prozent des Durchmessers der dicken Drahtfilamente beträgt.
Die individuellen Filamente (Borsten) können aus metallischem oder nicht metallischem Draht hergestellt sein. Metallische Materialien können z.B. Kupfer, Stahl und Metalllegierungen aufweisen. Die Metalllegierungen können Kobaltlegierungen und Nickellegierungen, wie etwa Coa51Ni10Cr20W15Fe3*Mn15Si0.4*C0.10 enthalten, wobei „a“ sich auf „entsprechend dem Gleichgewicht“ und „*“ sich auf „Maximum“ bezieht und die Zahlen Gewichtsprozente sind. Ein anderes Beispiel einer Metalllegierung ist Ni57Co2.5Cr16Mo16W4Fe5Si0.08Mn1C0.01, wobei die Zahlen Gewichtsprozente sind. Die Kobalt- und Nickellegierungen können auch Haynes^®-25-Legierung und Hastelloy^®-C-276-Legierung enthalten, die durch Haynes International, Inc. geliefert werden. Nicht-metallische Materialien für die Filamente können Para-Aramid synthetische Fasern (z.B. Kevlar^® geliefert durch E.I. du Pont de Nemours and Company), Karbonfasern und Kombinationen davon enthalten.
Die Materialien und Durchmesser der Filamente sind abhängig von verschiedenen Faktoren und Ausgestaltungsüberlegungen gewählt, die von der jeweiligen Anwendung der Bürstendichtung abhängen. Diese Faktoren enthalten die Drücke, Temperaturen, korrosiven Gase und andere Bedingungen, in welchen die Bürstendichtungen verwendet werden. Die Auswahl des Materials für die Filamente kann z.B. ein Kompromiss zwischen Materialeigenschaften wie etwa Steifigkeit, Kriechfestigkeit, Verschleißfestigkeit und chemische Widerstandsfähigkeit beinhalten. Die Durchmesser der Filamente, insbesondere der dicken Drahtfilamente 50 können gewählt werden, um eine strukturelle Stabilität gegen aerodynamische Kräfte sicherzustellen. Die dünneren Durchmesser, die bei den dünnen Drahtfilamenten 52 verwendet werden, sind derart gewählt, dass die Schicht von Filamenten ein gewünschtes effektives Spaltmaß zwischen Filamenten aufweist.
Die Schicht von dicken Drahtfilamenten 50 ist angeordnet, um der Dampf(gas)strömung 45 aus dem Dampfpfad 20 zugewandt zu sein. Die Bürstendichtung mit den dicken Drahtfilamenten ist in dem unteren Abschnitt in 2 in der Innenabdeckung 34 der Leitapparatschaufeln gezeigt. Die Schicht mit dünnen Drahtfilamenten 52 ist unmittelbar stromabwärts (in der Richtung der Dampfströmung 45) von den dicken Drahtfilamenten 50 angeordnet. Die dünnen Drahtfilamente 52 sind von der Dampfströmung durch die Schicht von dicken Drahtfilamenten abgeschirmt. Die dicken Drahtfilamente bilden eine relativ steife ringförmige Barriere für die Dampfströmung 45 aufgrund des relativ großen Durchmessers der dicken Drähte. Jedoch kann Dampf durch die Schicht der dicken Drahtfilamente entweichen. Die Schicht von dünnen Drahtfilamenten 52 blockiert Dampf, der durch die Schicht von dicken Drahtfilamenten 50 entweicht.
Schutzblätter 51 und 53 sind eine Alternative zu den dicken Drahtfilamenten oder können in Kombination mit den dicken Drahtfilamenten verwendet werden. Eine L-förmige Bürstendichtung 40 kann ein einzelnes Schutzblatt, wie etwa ein Blatt 51, aufweisen oder ein Paar von Blättern 51, 53, die die Filamente sandwichartig einfassen. Die Schutzblätter sind in dem oberen Abschnitt von 2 in der Bürstendichtung 40 in dem Gehäuse 16 gezeigt. Eine L-förmige Bürstendichtung mit einem Schutzblatt 51 und eine L-förmige Bürstendichtung mit dicken Drahtfilamenten kann in der gleichen Turbine verwendet werden, wie sie in 2 gezeigt ist. Gleichermaßen können alle L-förmigen Bürstendichtungen in einer Turbine Dichtungen mit einem Schutzblatt oder mit dicken Drahtfilamenten sein.
Die Schutzblätter 51, 53 können ringförmig, halbringförmig oder gekrümmte Panele sein, die einen L-förmigen Querschnitt haben. Die Schutzblätter können metallisch oder nicht-metallisch sein und aus denselben Materialien hergestellt sein, die für die Herstellung der Filamentdrähte angegeben wurden. Die Schutzblätter können dünn sein und eine Dicke im Bereich von 5 bis 12,0 Tausendstel eines Zolls (0,13 mmm bis 0,3 mm) oder 5,6 bis 8,0 Tausendstel eines Zolls (0,14 mm bis 0,20 mm) haben.
Die Schutzblätter 51, 53 bilden eine äußere und eine innere Abdeckung für die Filamente, insbesondere die dünnen Drahtfilamente, der L-förmigen Bürstendichtung 40. Die Filamente sind sandwichartig zwischen den Schutzblättern 51, 53 angeordnet. Die Schutzblätter 51, 53 enthalten einen Axialabschnitt, der sich parallel zu der Achse 22 des Rotors erstreckt und der dem Axialabschnitt 39 der Dichtung entspricht. Die Schutzblätter enthalten einen Radialabschnitt, der sich radial zu der Achse 22 erstreckt. Eine Biegung in den Schutzblättern verbindet den Axial- und den Radialabschnitt des Blattes. Der Radialabschnitt der Schutzblätter kann radiale Schlitze enthalten, um es dem Blatt zu ermöglichen, in eine gekrümmte oder ringförmige Gestalt geformt zu werden.
Die Schutzblätter 51, 53 bilden ein Schutzschild über den Filamenten, insbesondere den dünnen Drahtfilamenten. Das äußere Schutzblatt 51 kann über der Schicht von Filamenten sitzen, so dass der Axialabschnitt des Schutzblattes radial außen von den Filamenten und der Radialabschnitt stromaufwärts (in der Richtung des Dampfstromes 45) der Filamente angeordnet ist. Das äußere Schutzblatt stellt eine strukturelle Abstützung für die Drahtfilamente dar und schirmt die Filamente von den heißen Gasen des Gasdampfes 45 ab. Das innere Schutzblatt 53 enthält einen Axialabschnitt, der radial innen von den Drahtfilamenten angeordnet ist und einen Radialabschnitt, der stromabwärts der Drahtfilamente angeordnet ist. Das innere Schutzblatt 53 stellt eine strukturelle Abstützung für Drahtfilamente bereit, insbesondere für den Radialabschnitt der Filamente, der dazu neigt, sich aufgrund der Gasströmung 45 in eine Stromabwärtsrichtung zu biegen.
Die Enden der Axialabschnitte der Schutzblätter 51, 53 sind zwischen die Seitenschienen 56 geklemmt. Die Enden der Filamente sind sandwichartig zwischen den Schutzblättern und den Seitenschienen angeordnet. Die Enden der Radialabschnitte der Schutzblätter 51, 53 sind radial außen von den Enden der Filamente angeordnet, so dass die Enden der Schutzblätter nicht die Fläche 48 des oberen Deckbandes 26 oder eine andere rotierende Fläche berühren.
Die Seitenschienen 56 können gegenüberliegende Streifen oder Platten aus Metall sein, zwischen denen die Enden der Filamente 44 und der Schutzblätter sandwichartig angeordnet sind. Die Seitenschienen 56 können jeweils einen kreisringförmigen Ring bilden, aus zwei Halbkreisen von Schienen gebildet sein oder aus einer ringförmigen Anordnung von gekrümmten Schienen gebildet sein. Die Seitenschienen 56 können dünne Metallstreifen sein, die als konzentrische Ringe angeordnet sind, die entlang einer gemeinsamen Radiallinie angeordnet sind und können an derselben Axialposition entlang der Rotorwelle angeordnet sein. Die Länge der Seitenschienen 56 kann in einer Axialrichtung derart ausgerichtet sein, dass die Schienen eine breite flache Oberfläche für die Enden der Filamente bereitstellen.
Die Enden der Filamente 44 können abgeschnittene Enden sein oder Enden sein, die durch das Falten von Filamenten gebildet sind, so dass ein einziger Draht zwei Borsten in der Bürstendichtung bildet. Die Filamente können um einen Stab oder Draht innerhalb oder benachbart zu den Seitenschienen gekrümmt sein. Mit den dazwischen befindlichen Filamenten können die Seitenschienen 56 miteinander verschweißt oder mit Bolzen, Schrauben oder anderen Arten von Befestigungsmitteln aneinander befestigt sein. Z.B. kann elektronisches Entladungsschweißen verwendet werden, um die Seitenschienen 56 miteinander zu verschweißen, mit den zwischen den Schienen befindlichen Filamenten.
Die Seitenschienen 56, die Filamente und die Schutzblätter der Bürstendichtungen sind in Schlitzen 42, 46 im Turbinengehäuse und den Innenabdeckungen der Leitapparatschaufeln angeordnet. Die ringförmigen Schlitze 46 der Innenabdeckungen 34 einer Reihe von Leitapparatschaufeln erstrecken sich im Wesentlichen axial, wie etwa innerhalb von 10° gegenüber der Parallelen zu der Achse 22 des Rotors. Gleichermaßen erstreckt sich der ringförmige Schlitz 42 in dem Gehäuse im Wesentlichen axial, wie etwa innerhalb von 10° zur Parallelen zu der Achse 22 des Rotors. Jeder ringförmige Schlitz 42, 46 kann eine Höhe haben, die in etwa dieselbe ist oder geringfügig schmäler als die Dicke der Seitenschienen 56 mit den zwischen den Schienen geklemmten Filamenten. Die Länge der ringförmigen Schlitze kann jeweils ungefähr dieselbe oder geringfügig länger sein als der Axialabschnitt 50 der Bürstendichtung.
Ein geschlossener Endabschnitt 47 jedes Schlitzes 42, 46 kann einen erweiterten ringförmigen Sitz für die Seitenschienen 56 aufweisen, die die Filamente klemmen. Der Endabschnitt 47 kann eine ringförmige Nut oder Stufe in dem Schlitz enthalten, um zumindest eine der Seitenschienen 56 aufzunehmen. Die Nut oder Stufe stellt eine Abstützung bereit, um die Seitenschienen und daher die Bürstendichtung in dem Schlitz 42, 46 zu halten.
Eine radial innen liegende Fläche 58 von jedem ringförmigen Schlitz 42, 46 stellt eine sich axial erstreckende Fläche zur Abstützung der Filamente 44 der Bürstendichtung bereit. Die Filamente, insbesondere die dünnen Drahtfilamente 53, können unmittelbar auf der radial innen liegenden Fläche des Schlitzes ruhen. Gleichermaßen kann ein Schutzblatt auf der innenliegenden Fläche des Schlitzes ruhen. Die innenliegende Fläche kann eben sein oder schmale Nuten haben, die sich axial erstrecken, um das Ausrichten der Filamente in axialer Richtung zu unterstützen.
Die radial innenliegende Fläche 58 jedes Schlitzes 42, 46 ändert die Richtung nach radial innen an einer Ecke 60 in dem Gehäuse 16 oder den Innenabdeckungen 34 einer Reihe von Leitapparatschaufeln. Die Ecke 60 erstreckt sich zwischen der radial innenliegenden Fläche 58 und einer sich radial erstreckenden Ringfläche 62. Die Ecke kann abgerundet oder geschnürt sein und die Richtung im Wesentlichen um 90 Grad ändern, wie etwa zwischen 80 bis 90 Grad oder kann nur bis zu 70 Grad die Richtung ändern, wenn die sich radial erstreckende Fläche schräg zu einer Radiallinie verläuft. Die Ecke 60 stellt eine Abstützung für die Filamente bereit, wo sie sich von der axialen Richtung in die radiale Richtung biegen. Der Axialabschnitt 39 der Filamente, insbesondere der dünnen Drahtfilamente ist durch die Ringfläche 39 abgestützt. Die dünnen Filamente 44 können an der Ringfläche 62 anliegen. Der Radialabschnitt 41 der Filamente kann durch die Radialfläche 62 abgestützt sein.
Die Radialfläche 62 erstreckt sich im Wesentlichen in einer Radialrichtung, z.B. unter einem Winkel in dem Bereich von etwa 80 bis 90 Grad gegenüber einer rotierenden Fläche des oberen Deckbandes 26 einer Reihe von Schaufeln oder an der Rotorwelle 18. Die Radialfläche kann eine Seitenwand einer Spitzendichtung 64 sein, die sich radial nach innen über die ebene Fläche mit der Innenabdeckung 34 der Leitapparatschaufeln oder des Gehäuses 16 erstreckt. Das Verlängern der Radialfläche 62 durch das Vorsehen der Spitzendichtung stellt eine zusätzliche Abstützung für die Filamente der Bürstendichtung bereit. Die Radialfläche 62 dient als rückseitige Stütze für die Filamente, insbesondere die dünnen Drahtfilamente 52, die das übermäßige Biegen der Filamente aufgrund der Dampfströmung 45 zu vermeiden hilft, die auf die Filamente einwirkt.
Die Enden der Filamente 50, 52 können sich bis oder fast bis zu einer Fläche erstrecken, die rotiert. Die Enden können an der rotierenden Fläche bürsten. Die Filamente bilden eine Ringdichtung, die die Gasströmung durch den Spalt zwischen der die Dichtung tragenden Komponente vermeidet, wie etwa der Spalt zwischen dem Gehäuse oder den Innenabdeckungen einer Reihe von Leitapparatschaufeln und dem oberen Deckband der Schaufeln oder der Rotorwelle. Die dünnen Drahtfilamente bilden eine dichter gepackte Ringdichtung als es die dicken Drahtfilamente tun. Die dünnen Drahtfilamente blockieren Gase, die durch die dicken Drahtfilamente entweichen können. Die Schichten von dünnen und dicken Drahtfilamenten stellen eine effektive Gasdichtung dar.
Die dicken Drahtfilamente 50 sind relativ steif und unbiegsam, wenn sie der Gasströmung 45 gegenüberstehen. Die dünnen Drahtfilamente 52 sind unmittelbar stromabwärts (in der Richtung der Gasströmung 45) der dicken Drahtfilamente angeordnet. Die dünnen Drahtfilamente 52 sind teilweise von der Gasströmung abgeschirmt und nicht denselben hohen unstetigen Gaskräften ausgesetzt, die auf die dicken Filamente einwirken. Die dünnen Drahtfilamente und die dicken Drahtfilamente sind durch die Radialfläche 62 abgestützt, die das übermäßige Biegen der Filamente unterstützt. Die Bürstendichtung 38, 40 kann in einem stationären Abschnitt der Turbine angeordnet sein, wie etwa dem Gehäuse oder der Innenabdeckung der Leitapparatschaufeln.
3 ist eine schematische Darstellung eines vergrößerten Abschnitts einer Axialdampfturbine, die ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anordnung für eine L-förmige Bürstendichtung 38 zeigt. Eine Bürstendichtung-Anbringungsanordnung 70 enthält einen kreisringförmigen Ring 72, der in einer ringförmigen Öffnung 74 der Innenabdeckungen 34 einer Reihe von Leitapparatschaufeln 12 sitzt. Der kreisringförmige Ring kann eine einzige ringförmige Struktur, ein zusammenpassendes Paar von halbringförmigen Strukturen oder eine Anordnung von gekrümmten Abschnitten aufweisen, die in einer Anordnung angeordnet sind. Die Bürstendichtungs-Anbringungsanordnung 70 kann auch in einem Gehäuse der Turbine verwendet werden und eine Gasdichtung zwischen dem Gehäuse und den Turbinenschaufeln 14 bereitstellen.
Der kreisringförmige Ring enthält eine Nase 67, die an einer Lippe 78 in den Innenabdeckungen 34 angreift. Die Lippe kann eine gekrümmte oder gefaste Ecke 79 haben, die einer gekrümmten Ecke des kreisringförmigen Rings 72 zugewandt ist. Eine Feder 78, z.B. eine Blatt- oder Wellenfeder, spannt den kreisringförmigen Ring radial nach innen und gegen die Lippe 78. Eine radial ausgerichtete Rückwand 82 in den Innenabdeckungen 34 stellt eine rückwärtige Stütze bereit, die dazu beiträgt, den kreisringförmigen Ring 72 in der Öffnung 74 der Innenabdeckungen 34 zurückzuhalten. Der kreisringförmige Ring 72 kann eine Lagerfläche 84 aufweisen, die an der Rückwand 82 anliegt. Die Lagerfläche kann mit einem Radialabstand von der Achse des Rotors angeordnet sein, der zumindest so groß ist wie der Radialabstand der Lippe 78 in den Innenabdeckungen.
Die Seitenschienen 56 klemmen die Filamente 50, 52 der Bürstendichtung 38. Die Seitenschienen 56 können eine einzige Kreisringstruktur, ein zusammenpassendes Paar von Halbringstrukturen oder eine Anordnung von gekrümmten Abschnitten haben, die in einer Kreisringanordnung angeordnet sind. Die Seitenschienen können aneinander geschweißt sein, wie etwa durch Elektronenstrahlschweißen (EB). Die Seitenschienen können auch geschweißt oder anderweitig mit einer radial innen liegenden Fläche 86 der Innenabdeckung 34 an einer Reihe von Leitapparatschaufeln befestigt sein. Um das Aneinanderbefestigen der Seitenschienen 56 und der Bürstendichtung 38 an dem kreisringförmigen Ring 74 zu unterstützen, können sich Stifte oder EB-Schweißdurchgänge 88 durch die Seitenschienen, die Filamente und in den kreisringförmigen Ring hinein erstrecken. Die Stifte oder Zähne 88 können geschweißt oder anderweitig mit den Seitenschienen und dem kreisringförmigen Ring befestigt sein.
Ein kreisringförmiger Stützring 90 ist an der Bürstendichtung 38 und mit dem kreisringförmigen Ring 72 durch die Stifte oder durch Schweißen, z.B. Elektronenstrahlschweißen, befestigt, wobei der Ring 90 mit den Seitenschienen 56 der Bürstendichtung. Der kreisringförmige Stützring 90 kann eine einzige ringförmige Struktur, ein übereinstimmendes Paar von halbringförmigen Strukturen oder eine Anordnung von gekrümmten Abschnitten haben, die in einer Kreisringanordnung angeordnet sind. Der kreisringförmige Stützring 72 stellt eine axial ausgerichtete Stützfläche 92 und eine radial ausgerichtete Stützfläche 94 bereit. Die Stützflächen 92, 94 stützen die Filamente 50, 52 der Bürstendichtung ab. Eine gefaste oder abgerundete Ecke 96 zwischen den Stützflächen 92, 94 ermöglicht die abgerundete Biegung in den Filamenten. Die axial orientierte Stützfläche 92 stützt den sich axial erstreckenden Abschnitt der Filamente und die radial ausgerichtete Stützfläche 94 stützt den sich radial erstreckenden Abschnitt der Filamente ab. Die radial ausgerichtete Stützfläche 94 kann eine Außenfläche einer Spitzendichtung 64 sein, die sich auf die rotierende Fläche 98 der Rotorwelle 18 oder eine andere Fläche zu erstreckt, bei der eine Relativrotation zwischen der Bürstendichtung und der Oberfläche besteht. Der kreisringförmige Stützring 90 kann eine zweite Spitzendichtung 98 aufweisen.
Die Innenabdeckungen 34 der Leitapparatschaufeln können eine kreisringförmige Rippe oder Lippe 100 aufweisen, die sich nach radial innen erstreckt. Die Rippe oder Lippe deckt das offene Ende eines Schlitzes 102 für die Bürstendichtung ab. Der Schlitz 102 ist zwischen den Innenabdeckungen 34 und dem kreisringförmigen Stützring 90 gebildet. Die Rippe oder Lippe 100 kann sich radial nach innen über den Schlitz 102 hinaus erstrecken und eine Abschirmung für einen Teil der Bürstendichtung bereitstellen. Die Rippe oder Lippe schirmt teilweise den Schlitz und die Bürstenfilamente von dem direkten Auftreffen der Gasströmung 45 ab.
4 ist eine schematische Darstellung eines vergrößerten Abschnitts einer Axialdampfturbine, die ein anderes Ausführungsbeispiel einer Bürstendichtung 104 zeigt, das zwei Schichten 106, 108 von dicken Filamenten aufweist. Eine Schicht 110 von dünnen Drahtfilamenten ist sandwichartig zwischen den Schichten 106, 108 der dicken Drahtfilamente angeordnet. Die drei Schichten 106, 108, 110 von Filamenten sind zwischen einem Paar von Seitenschienen 56 gebündelt. Die Schichten bilden eine L-förmige Bürstendichtung. Das sandwichartige Anordnen der Schicht 110 von dünnen Drahtfilamenten zwischen zwei Schichten von dicken Drahtfilamenten 106, 108 stellt eine zusätzliche strukturelle Abstützung für die Schicht 110 von dünnen Drahtfilamenten dar. Die stromabwärts angeordnete Schicht 106 von dicken Drahtfilamenten stellt eine Abstützung dar, die das Biegen und Richtung ändern der dünnen Drahtfilamente aufgrund des Drucks der durch die stromaufwärts angeordnete Schicht 108 von dicken Drahtfilamenten hindurch gehende Gasströmung vermeidet.
Die vorstehende Erläuterung zu der Ausrichtung der Filamente bezieht sich auf den axial-radial-Koordinatenrahmen, die dritte Richtung „Umfangsrichtung“, ist beinhaltet, unabhängig davon, ob sich die Filamente im Wesentlichen in Axialrichtung erstrecken oder ob sich die Filamente im Wesentlichen in Radialrichtung erstrecken. Mit anderen Worten, Filamente, von denen gesagt ist, dass sie sich axial erstrecken, umfassen Filamente, die sich im Wesentlichen axial und tangential aber nicht radial erstrecken. Filamente von denen gesagt ist, dass sie sich im Wesentlichen radial erstrecken, umfassen Filamente, die sich im Wesentlichen radial und tangential aber nicht axial erstrecken.
Während die Erfindung in Verbindung mit dem erläutert wurde, was momentan als die praktischste und bevorzugte Ausführungsform betrachtet wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern im Gegenteil dazu bestimmt ist, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnung zu umfassen, die innerhalb des Geistes und des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche enthalten sind.
Eine Bürstendichtung für eine Turbine, aufweisend eine ringförmige Schicht von Filamenten mit einer im Wesentlichen L-Form, aufweisend einen Axialabschnitt der Filamente und einen Radialabschnitt der Filamente, wobei ein erstes Ende der Filamente an einem Ende des Radialabschnitts ist und einer rotierenden Komponente der Turbine gegenüberliegt und ein zweiter Endbereich der Filamente an einem Ende des Axialabschnitts der Filamente ist und an einer stationären Komponente der Turbine befestigt ist.
Bezugszeichenliste

10: Axialturbine
12: Leitapparatschaufeln
14: Schaufeln (Laufschaufeln)
16: Gehäuse für Dampfturbine
18: Rotorwelle
20: Dampfströmungsdurchgang durch die Turbine
22: Rotorachse
24: Spitzendichtungen
26: oberes Deckband auf Schaufeln
28: Fläche am Gehäuse
30: Bürstendichtung – konventionell
32: Dichtungen auf dem Rotor
34: Innenabdeckungen der Leitapparatschaufeln
36: Rippen auf den Innenabdeckungen der Leitapparatschaufeln
38: L-förmige Bürstendichtung im Leitapparat
39: Axialabschnitt der Dichtung
40: L-förmige Bürstendichtung im Gehäuse
41: Radialabschnitt der Dichtung
42: Schlitz im Gehäuse
43: Biegung der Dichtung
44: Filamente
45: Dampfströmung
46: Schlitz in der Innenabdeckung der Leitapparatschaufeln
47: geschlossener Endabschnitt des Schlitzes
48: Außenfläche der Welle
50: dicke Drahtfilamente
51: Schutzblatt
52: dünne Drahtfilamente
53: Schutzblatt
54: Dampfströmung
56: Seitenschienen
58: radial innenliegende, sich axial erstreckende Fläche
60: abgerundete Ecken
62: sich radial erstreckende Fläche
64: Spitzendichtung
70: Bürstendichtungsbefestigungsanordnung (3)
72: kreisringförmiger Ring
74: ringförmige Öffnung
76: Nase
78: Lippe
79: Ecke
80: Feder
82: Rückwand
84: Lagerfläche
86: Fläche auf kreisringförmigen Ring
88: Stifte oder Zähne
90: kreisringförmiger Stützring
92: axiale Stützfläche
94: radiale Stützfläche
96: angefaste Ecke
98: zweite Spitzendichtung
100: Lippe oder Rippe
102: Schlitz für Bürstendichtung
104: Bürstendichtung (4)
106, 108: dicke Drahtfilamente
110: dünne Drahtfilamente

Claims

Bürstendichtung für eine Turbine mit einer Rotationsachse, wobei die Bürstendichtung eine ringförmige Schicht von Filamenten aufweist, die im Querschnitt L-förmig sind und einen Axialabschnitt der Filamente, der sich in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse erstreckt, und einen Radialabschnitt aufweisen, der sich in einer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zu der Rotationsachse erstreckt, wobei ein erstes Ende der Filamente an einem ersten Ende des Radialabschnitts vorhanden ist und einer rotierenden Komponente der Turbine zugewandt ist und ein zweiter Endbereich der Filamente an einem Ende des Axialabschnitts der Filamente vorhanden und dazu eingerichtet ist, an einer stationären Komponente der Turbine befestigt zu werden.
Bürstendichtung nach Anspruch 1, wobei die ringförmige Schicht von Filamenten eine erste Schicht von Filamenten und eine zweite Schicht von Filamenten aufweist, wobei die Filamente der zweiten Schicht einen dünneren Durchmesser aufweisen als die Filamente der ersten Schicht und die zweite Schicht radial innen von der ersten Schicht angeordnet ist.
Bürstendichtung nach Anspruch 2, wobei die ringförmige Schicht von Filamenten außerdem eine dritte Schicht von Filamenten aufweist, die dickere Durchmesser haben als die Filamente der zweiten Schicht und die zweite Schicht von Filamenten sandwichartig zwischen der ersten und der dritten Schicht von Filamenten angeordnet ist.
Bürstendichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem aufweisend ein gekrümmtes Blatt benachbart zu der Schicht von Filamenten und wobei das gekrümmte Blatt eine im Querschnitt im Wesentlichen L-Form aufweist und einen Axialabschnitt und einen Radialabschnitt enthält und/oder außerdem aufweisend ein Paar von gekrümmten Blättern, die jeweils im Querschnitt eine L-Form aufweisen und einen Axialabschnitt und einen Radialabschnitt enthalten, wobei die ringförmige Schicht von Filamenten sandwichartig zwischen dem Paar von gekrümmten Blättern angeordnet ist.
Bürstendichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Axialabschnitt der Filamente eine Längendimension hat, die länger ist als die Längendimension des Radialabschnitts.
Bürstendichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem aufweisend ringförmige Seitenschienen zwischen denen der zweite Endbereich der Filamente sandwichartig angeordnet ist, wobei die Seitenschienen koaxial angeordnet sind und entlang eines gemeinsamen Radius ausgerichtet sind.
Bürstendichtungsanordnung für eine Turbine mit einer Rotationsachse, wobei die Bürstendichtungsanordnung aufweist: eine ringförmige Schicht von Filamenten die im Querschnitt im Wesentlichen L-förmig sind und einen Axialabschnitt der Filamente, der sich in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse erstreckt und einen Radialabschnitt aufweisen, der sich in einer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zu der Rotationsachse erstreckt, wobei ein erstes Ende der Filamente an einem Ende des Radialabschnitts angeordnet ist und einer rotierenden Komponente der Turbine zugewandt ist und ein zweiter Endbereich der Filamente an einem Ende des Axialabschnitts der Filamente angeordnet und dazu eingerichtet ist, an einer stationären Komponente der Turbine befestigt zu werden und ein kreisringförmiger Stützring, der an einer stationären Komponente der Turbine befestigt ist und eine sich im Wesentlichen axial erstreckende Axialringfläche, eine sich im Wesentlichen radial erstreckende Radialfläche und eine Ecke zwischen der Axial- und der Radialfläche aufweist, wobei die Axialringfläche den Axialabschnitt der Filamente stützt und die Radialfläche den Radialabschnitt der Filamente stützt.
Bürstendichtung nach Anspruch 7, außerdem aufweisend einen kreisringförmigen Ring radial außen von dem kreisringförmigen Stützring, wobei der Axialabschnitt der ringförmigen Schicht von Filamenten zwischen dem kreisringförmigen Ring und dem kreisringförmigen Stützring angeordnet ist und der kreisringförmige Ring in einer ringförmigen Öffnung in einer stationären Komponente der Turbine sitzt.
Bürstendichtungsanordnung nach Anspruch 8, wobei der kreisringförmige Ring einen sich axial über eine Lippe in der ringförmigen Öffnung erstreckenden Nasenabschnitt und eine Lagerfläche enthält, die an einer sich radial erstreckenden Rückwand der ringförmigen Öffnung anliegt.
Bürstendichtungsanordnung nach Anspruch 8 oder 9, außerdem aufweisend eine Feder in der ringförmigen Öffnung, wobei die Feder den kreisringförmigen Ring radial nach innen drängt.