DE1049158B - Abdichtung zwischen Stator und Rotor einer rotierenden Maschine, z. B. einer Gasturbine - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine rotierend arbeitende Maschine, z. B. eine Gasturbine, von der ein äußerer, z. B. zugleich den Stator bildender Teil entlang einer axialen oder achsparallelen Ebene der Maschine in zwei Teile geteilt ist, wobei zwischen dem Rotor und Stator der Maschine eine Abdichtung mit einer Packung aus ringförmig geschlossenen Dichtelementen vorgesehen ist.

Bei solchen Maschinen bereitet die Ausbildung und Anordnung der Abdichtung Schwierigkeiten, was sich vor allem dann ungünstig auswirkt, wenn die Abdichtungsteile einem einfachen, ungehinderten Ein- und Ausbau des Stators im Wege stehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten rotierend arbeitenden Maschinen konstruktiv so zu verbessern, daß die Abdichtung trotz der Verwendung ringförmig geschlossener Dichtpackungen dem Ein- und Ausbau des Rotors der Maschine praktisch nicht mehr hindernd im Wege steht, auch wenn der die Abdichtung aufnehmende äußere Teil der Maschine aus mehreren in axialer Richtung geteilten Bestandteilen zusammengesetzt ist.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Abdichtung zwischen einem stirnseitigen zylindrischen Endteil des Rotors und einer feststehend angeordneten Spiralkammer der Maschine angeordnet ist, die den Endteil des Rotors konzentrisch umgibt, vom Stator her über Schaufeln des Stators getragen ist und die die Dichtpackung in ihrer Lage festhaltenden Teile der Abdichtung trägt.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist sowohl der äußere, als Eintrittsspirale ausgebildete Teil als auch der mit diesem verbundene, als Stator ausgebildete Teil jeweils aus zwei Teilen zusammengesetzt, wobei die Trennflächen zwischen den Teilen der Eintrittsspirale und den Teilen des Stators in mindestens einer axialen oder achsparallel zur Drehachse des inneren Teils bzw. zur Turbinenachse verlaufenden Ebene liegen. Dabei befinden sich die Trennflächen der beiden Teile der Eintrittsspirale vorzugsweise in einer anderen Ebene als die Trennflächen der beiden Teile des Stators.

Besonders günstig ist es, wenn die Trennflächen der Teile des Stators innerhalb einer gemeinsamen Ebene liegen, die axial zur Drehachse des inneren Teils bzw. des Turbinenrotors verläuft, während, die Trennflächen der beiden Teile des äußeren Teils bzw. der Eintrittsspirale in zwei verschiedenen axialen Ebenen liegen, die beide gegenüber der erstgenannten Ebene geneigt verlaufen.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine die Abdichtungsanordnung aufweisende Abdichtung zwischen Stator und Rotor

einer rotierenden Maschine,

z.B. einer Gasturbine

Anmelder:

Power Jets (Research & Development)
Limited, London

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 17. August 1956

Neil Milligan Clark, Farnborough, Hampshire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Turbine, z. B. eine Gasturbine, in einem axialen Längsschnitt,

Fig. 2 die Gasturbine gemäß Fig. 1 in einem Teilquerschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 und

Fig. 3 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführung der Abdichtungsanordnung in Verbindung mit einer ebenfalls abgewandelten Ausführung der Turbine in einem der Fig. 1 entsprechenden Teillängsschnitt.

Die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Turbine weist einen aus paarweise zu je einem Schaufelrad verbundenen Scheiben 1 zusammengesetzten und seinerseits mit einem axialen Endteil 2 verbundenen Rotor auf, wobei der Endteil 2 noch einen äußeren Wellenstumpf 3 trägt. Jedes Scheibenpaar weist entlang seinem äußeren Umfang einen Kranz mehrerer Schaufeln 4 auf, deren Fußteile zwischen den äußeren Rändern der Scheiben 1 festgehalten sind. Der Stator der Turbine besteht im wesentlichen aus einem aus zwei Teilen 5' und 5" zusammengesetzten ringförmigen Gehäuseteil, welcher um den Rotor herum angeordnet ist und in üblicher Weise nach innen zwischen die Laufschaufelkränze ragende, jeweils aus mehreren Leitschaufeln 6 bestehende Leitschaufelkränze aufweist.

Das Arbeitsmittel strömt aus der Eintrittsspirale, die ebenfalls aus zwei Teilen 7' und 7" zusammen-

809· 730/135

Claims (4)

1. 3 4

   gesetzt ist, in Richtung des Pfeiles entlang den Lauf- die als Deckel dienende Ringscheibe 15 an das Geschaufein 4 und Leitschaufeln 6. Sowohl die Eintritts- häuse 14 angeschraubt wird. Anschließend wird die spirale als auch der innere Gehäuseteil des Stators durch die Dichtelemente 13 gebildete Packungssind gemeinsam von einem äußeren, ebenfalls aus dichtung zusammen mit den Teilen 14 und 15 auf den zwei Teilen 8', 8" zusammengesetzten, ebenfalls zum 5 zylindrischen Ansatz 11 des Rotorendteiles 2 aufge-Stator gehörigen Gehäuseteil umschlossen. bracht. Daraufhin wird der vollständig zusammen- - Aus Fig. 2 geht hervor, daß die beiden äußeren gebaute Rotor derart von oben in die unteren Teile 7" Gehäuseteile 8' und 8" entlang einer Trennebene 9 und 5" der Eintrittsspirale und des inneren Gehäusedurch übliche Schraubmittel miteinander verbunden teils des Stators abgesenkt, daß die am Gehäuse 14 sind. Die beiden Teile T und 7" der Eintrittsspirale io befindlichen Rippen 16 und 18 den radialen Teil der sind entlang zweier axialer Längsebenen 10, 10' eben- Rippe 17" von oben einfassen. Dann werden diese falls in üblicher Weise miteinander verbunden. axial nebeneinanderliegenden Rippen mittels der Durch eine solche unterschiedliche Anordnung der Schrauben 19 zusammengeschraubt.
   Trennebenen wird erreicht, daß die entlang den Anschließend werden die oberen Statorteile T Ebenen 10, 10' verlaufenden Verbindungsflansche zur 15 und 5' derart auf den Rotor abgesenkt, daß der Verbindung der beiden Teile T und 7" der Eintritts- radiale Teil der Rippe 17' unmittelbar neben die spirale nicht mit den entlang der Ebene 9 verlaufen- äußere Rippe 16 des Gehäuses 14 gelangt. Hierauf den Verbindungsflanschen der beiden Teile 8' und 8" werden die beiden Teile 7' und 7" der Eintrittsspirale des äußeren Gehäuseteils kollidieren können. entlang den Ebenen 10, 10' miteinander verschraubt,

   Der Endteil 2 des Rotors weist einen zylindrischen 20 woraufhin der als Ringabschnitt ausgebildete Teil 20 Ansatz 11 auf, der zugleich zur Aufnahme der innen- gegen die der Rippe 16 gegenüberliegenden Seite des liegenden Teile einer Abdichtung dient, die den Ro- radialen Teils der Rippe 17' gebracht und mit den tor gegenüber dem Stator abdichtet und außen mit Rippen 16 und 17' durch die Schrauben 21 fest verden innenliegenden Wänden 12' und 12" der Ein- bunden wird. Schließlich wird der obere Teil 8' des trittsspirale 7', 7" zusammenwirkt. Die Abdichtung 25 äußeren Gehäuseteils des Stators auf den unteren ist in Form einer Packung mehrerer ringförmiger Gehäuseteil 8" aufgesetzt und entlang der Trenn-Dichtelemente 13 mit je geschlossenem ringförmigem ebene 9 mit diesem unteren Teil verschraubt.
   Querschnitt ausgebildet. Die Dichtelemente 13 sind In Fig. 3 ist eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte zusammen in einem mit einer ringförmigen Ab- Ausführung der erfindungsgemäßen Abdichtungsschlußscheibe 15 versehenen Gehäuse 14 gelagert und 30 anordnung in einer im übrigen der Fig. 1 entsprechenwerden innerhalb dieses Gehäuses durch eine Feder den Anordnung dargestellt. Ein Unterschied zwischen 25 als Dichtpackung zusammengehalten. Der zylin- diesen beiden Konstruktionen besteht darin, daß das drische Teil des Gehäuses 14 ist außen von einer ge- dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechende Geschlossenen ringförmigen Rippe 16 umgeben, die mit häuse 28., welches die äußere ringförmige Rippe 16 diesem Gehäuseteil einstückig verbunden ist und im 35 und die als Ringabschnitt ausgebildete Rippe 18 zusammengebauten Zustand unmittelbar neben Rippen trägt, im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und 17' und 17" liegt, die je einen Ringabschnitt bilden an seinen beiden Stirnseiten mit Abschlußringscheiben und im zusammengebauten Zustand gemeinsam eben- 27 und 29 verschraubt ist. Dabei ist die Feder 26, falls eine ringförmige Rippe ergeben, die sich von welche die Dichtelemente 13 im Gehäuse 28 axial den inneren Wänden 12' und 12" der beiden Teile 7' 40 zusammenhält, entgegen der Anordnung der Feder 25 und 7" der Eintrittsspirale aus nach innen erstreckt. gemäß Fig. 1 an dem den Turbinenrädern gegenüber-

   Der zylindrische Teil des Gehäuses 14 weist in liegenden Ende des Gehäuses 28 angeordnet,

   einem der Stärke des radialen Teiles der Rippe 17" Beim Zusammenbau der Abdichtung wird zunächst

   entsprechenden axialen Abstand von der ringförmigen die Abschluß ringscheibe 29 an das Gehäuse 28 ange-

   Rippelönocheineweitere.ebenfalleeinenRingabschnitt 45 schraubt und sodann die Dichtelementpackung in den

   bildende Rippe 18 auf, die gemeinsam mit der Rippe zylindrischen Teil des Gehäuses 28 eingebracht, wäh-

   16 im zusammengebauten Zustand den radialen Teil rend anschließend die Feder 26 eingesetzt und schließ-

   der Rippe 17" beiderseits umfaßt. Dabei wird die lieh die Abschluß ringscheibe 27 an das Gehäuse 28

   Rippe 17" im zusammengebauten Zustand mittels angeschraubt wird. Der weitere Zusammenbau dieser

   Schrauben 19 (vgl. Fig. 2) fest mit den beiden Rippen 50 Abdichtungsanordnung gleicht dem bereits vor-

   16 und 18 verbunden. Die an der oberen Wand 12' stehend beschriebenen Zusammenbau der Anordnung

   der Eintrittsspirale befestigte Rippe 17' ist mit dem gemäß Fig. 1.

   dort befindlichen Teil der ringförmigen Rippe 16 des Ein wesentlicher Vorteil der beiden beschriebenen

   Gehäuses 14 mittels eines die Form eines Ring- erfindungsgemäßen Konstruktionen ist, daß trotz Ver-

   abschnittes bildenden Teiles 20 und Schrauben 21 55 Wendung ringförmig geschlossener Dichtpackungen

   fest verbunden, wobei der radiale Teil der Rippe 17' das Entfernen der geteilten Gehäuse- und Statorteile

   in axialer Richtung zwischen der Rippe 16 und dem nicht behindert und der Ausbau des Rotors erleich-

   Teil 20 liegt und die Umfangslänge des Teiles 20 tert wird,

   etwa gleich der Umfangslänge der Rippe 17' ist. Obgleich die Erfindung beispielsweise in Verbin-

   Die radial innenliegenden Wände 12' und 12" der 60 dung mit einer Turbine beschrieben wurde, so kann

   Eintrittsspirale sind mittels ringförmiger Flansche sie doch selbstverständlich auch bei anderen rotierend

   22' und 22" am ersten Leitschaufelkranz 6' befestigt, arbeitenden Maschinen angewendet werden, bei denen

   an dem auch die übrigen Teile 7' und 7" der Eintritts- der äußere der beiden relativ zueinander verdreh-

   spirale befestigt sind, wobei sowohl die Teile 7' baren Teile aus zwei Teilen in Form zweier Ring-

   und 7" der Eintrittsspirale als auch der erste Leit- 65 abschnitte zusammengesetzt ist.
   schaufelkranz 6' mittels Schrauben 23 an dem inneren

   Gehäuseteil 5', 5" des Stators festgelegt sind. Patentansprüchet

   Beim Zusammenbau der Dichtungsanordnung wird

   zuerst die Packung der Dichtelemente 13 und die 1. Rotierend arbeitende Maschine, z. B. Gas-Feder 25 in das Gehäuse 14 eingebracht, woraufhin 7° turbine, von der ein äußerer, z.B. zugleich den

   Stator bildender Teil entlang einer axialen oder achsparallelen Ebene der Maschine in zwei Teile geteilt ist, wobei zwischen dem Rotor und Stator der Maschine eine Abdichtung mit einer Packung aus ringförmig geschlossenen Dichtelementen vor- S gesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (13, 14, 25 bzw. 13, 26, 28) zwischen einem stirnseitigen zylindrischen Endteil (11) des Rotors (1) und einer feststehend angeordneten Spiralkammer (7', 7") der Maschine angeordnet ist, die den Endteil (11) des Rotors (1) konzentrisch umgibt, vom Stator (5', 5") her über Schaufeln (6) des Stators getragen ist und die die Dichtpackung (13) in ihrer Lage festhaltenden Teile der Abdichtung trägt.
2. 2. Rotierend arbeitende Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der äußere, als Eintrittsspirale ausgebildete Teil (T, 12' und 7", 12") als auch der mit diesem verbundene, als Stator ausgebildete Teil (5', 8' und 5", 8") jeweils aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, wobei die Trennflächen zwischen den Teilen (7', 12' und 7", 12") der Eintrittsspirale und den Teilen (5', 8' und 5", 8") des Stators in mindestens einer axialen oder achsparallel zur Drehachse des inneren Teils (11) bzw. zur Turbinenachse verlaufenden Ebene liegen.
3. 3. Rotierend arbeitende Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennflächen der beiden Teile (7', 12' und 7", 12") der Eintrittsspirale in einer anderen Ebene als die Trennflächen der beiden Teile (5', 8' und 5", 8") des Stators liegen.
4. 4. Rotierend arbeitende Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennflächen der Teile (5', 8' und 5", 8") des Stators innerhalb einer gemeinsamen Ebene (9) liegen, die axial zur Drehachse des inneren Teils (11) bzw. des Turbinenrotors verläuft, während die Trennflächen der beiden Teile (7', 12' und 7", 12") des äußeren Teils bzw. der Eintrittsspirale in zwei verschiedenen axialen Ebenen (10, 10') liegen, die beide gegenüber der erstgenannten Ebene (9) geneigt verlaufen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 804 629;
   schweizerische Patentschrift Nr. 314 750;
   britische Patentschriften Nr. 718 449, 717 718;
   SAE-Journal, Bd. 64, 1956, Nr. 10, S. 46 bis 50.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 809 730/135 1.59