DE1950812B2 - Feststehende dichtungsanordnung fuer stroemungsmaschinen mit heissem elastischem treibmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine feststehende Dichtungsanordnung für Strömungsmaschinen mit heißem elastischem Treibmittel nach dem Oberbegriff des Hauptan-Spruchs.

Eine Dichtungsanordnung dieser Art ist beispielsweise aus der GB-PS 10 20 900 bekannt.

Eine derartige wärmebewegliche Dichtungsanordnung kann an einem, verhältnismäßig starken Wärmebewegungen unterworfenen Teil der Statorkonstruktion Anwendung finden, da sie sich leicht den Wärmebewegungen dieses Statorkonstruktionsteils anpaßt. Soll eine derartige Dichtung am Innenumfang eines Leitschaufelkranzes angeordnet werden, so stellt sich jedoch das Problem, daß, wem die Dichtungsringsegmente den radialen Wärmebewegungen der Leitschaufeln folgen, Undichtigkeiten infolge der Spalte zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der einzelnen Dichtungsringsegmente auftreten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine solche Dichtungsanordnung so zu verbessern, daß auch die zwischen den einzelnen Dichtungsringsegmenten vorhandenen Spalte ohne Beeinträchtigung der Wärmebeweglichkeit der Dichtungsanordnung sicher abgedichtet sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Konstruktion gelöst.

Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung bringt den Vorteil, daß der jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Dichtungsringsegmenten vorhandene Spalt durch ein weiteres Dichtungsglied, nämlich den radialen Riegel, überbrückt ist, der in einander gegenüberliegenden und miteinander fluchtenden Radialnuten der Dichtungsringsegmentenden und der Nut der betreffenden Keilplatte radial und tangential dichtend gleitend verschieblich ist und dadurch unabhängig von den Wa'rmebewegungen der Dichtungsanordnung gegen axialen Durchtritt des Treibmittels abdichtet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 im Axialhalbschnitt eine Dichtungsanordnung nach der Erfindung in einer Axialgasturbine,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Verbindung der Enden zweier benachbarter Dichtungsringsegmente in der Ebene H-II in Fig. 1,

Fig.3 eine Ansicht der in Fig. 2 gezeigten Anordnung,

Fig.4 eine Ansicht einer ein Dichtungsringsegment radial auswärts vorspannenden Blattfeder, und

F i g. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Verbindung zweier Dichtungsringsegmentenden.

Fig. 1 zeigt die erste Stufe einer Axialgasturbine 10 mit einem zwischen radial äußeren Ringsegmenten 12 und inneren Ringsegmenten 13 angeordneten Leitschaufelkranz 11 und einem stromab desselben auf einer Rotorscheibe 15 angeordneten Laufschaufelkranz 14. Die Rotorscheibe 15 sitzt auf einer Turbinenwelle 16. Der Treibgaskanal 17 wird stromauf des Leitschaufelkranzes 11 von einer äußeren Kanalwand 18 und einer inneren Kanalwand 19 begrenzt.

Durch einen Kranz von Düsenrohren 22 kann aus einer innerhalb der inneren Kanalwand 19 gebildeten Kühlgaskammer 21 unter Druck stehendes Kühlgas in den Treibgaskanal eingeleitet werden. Die ringförmige, innen von einer die Welle 16 umschließenden Wand 23 begrenzte Kühlgaskammer 21 wird von einem Verdichter mit Kühlgas versorgt.

Um die den Leitschaufelkranz 11 umgehende Leckströmung möglichst klein zu halten, ist eine feststehende Dichtungsanordnung 31 vorgesehen, welche mit den inneren Ringsegmenten 13 zusammenwirkt.

Gemäß den F i g. 1 bis 3 besteht die Dichtungsanordnung 31 aus einem ringförmigen Dichtungsgehäuse 33, das von einem mittels Schrauben 36 an einem Flansch 35 der inneren Kühlgehäusewand 23 befestigten Scheibenteil 34 gehalten wird. Das Dichtungsgehäuse 33 weist einen Abstand gegenüber den inneren Ringsegmenten 13 auf, und in eine Ringnut 37 der Stirnwand 49 des Dichtungsgehäuses greift ein Ringvorsprung 38 der inneren Treibgaskanalwand 19 ein. Dadurch bildet das Dichtungsgehäuse 33 zusammen mit dem Scheibenteil 34 eine Stirnwand der Kühlgaskammer 21. Die endgültige Lage des Dichtungsgehäuses 33 ist durch Bolzen 39 festgelegt, die hinter Vorsprünge 41 der inneren Treibgaskanalwand 19 greifen und in das Dichtungsgehäuse eingeschraubt sind.

Wie insbesondere die F i g. 2 und 3 zeigen, weist die Dichtungsanordnung 31 eine Anzahl von Dichtungsringsegmenten 42 auf, die in einen im Dichtungsgehäuse 33 gebildeten Ringkanal 48 eingesetzt sind. Die Dichtungsringsegmente 42 sind innerhalb des Ringkanals 48 dichtend radial und tangential gleitend verschieblich angeordnet und die Beweglichkeit der Dichtungsringsegmente ist durch nach innen vorspringende Schultern 44 des Dichtungsgehäuses 33 begrenzt,

die über nach außen vorspringende Schultern 45 dci Dichtungsringsegmente greifen. Zwischen den Linden einander benachbarter Dichtungsringsegmente ist jeweils ein Spalt 43 vorhanden.

Gemäß den Fig. 1 und 4 ist jedes Dichtungsringsegment 42 durch eine Blattfeder 46 radial auswärts federbelastet, so daß es in Berührung mit dem Innenumfarig der Ringsegmente 13 gedrängt wird. Die blattfeder sitzt in einem Raum 47 zwischen dem Boden des Ringkanals 48 und einer Nut 50 am lnnenumfar.g der Dichtungsringsegmente 42. Stirnseitig ist der Raum 47 durch die Dichtungsgehäusewände 49 und 51 begrenzt. Die Blattfeder 46 ist durch eine in den Dichtungsgehäuseboden eingeschraubte und durch eine öffnung 53 der Blattfeder in eine Aussparung 54 am Innenumfang des betreffenden Dichtungsringsegments hineinragende Schraube 52 fixiert. Das Spiel zwischen dem Ende der Schraube 52 und dem Boden der Aussparung 54 ermöglicht eine radiale Bewegung des betreffenden Dichtungsringsegments 42 im Dichtungsgehäuse 33.

Wie insbesondere F i g. 5 zeig!, sind die Enden der Dichtungsringsegmente 42 jeweils im radial außenliegenden Bereich mit einer radialtangential verlaufenden Radialnut 55 versehen, die in einen quer zu dieser verlaufenden Axialschlitz 56 mit tangentialaxialer Orientierung ausmündet, der sich über die gesamte Dichtungsringsegmentbreite erstreckt. Die einander zugewandten Enden zweier benachbarter Dichtungsringsegmente 42 sind jeweils durch eine Keilplatte 61, die in die Axialschlitze 56 eingesetzt ist, und einen radialen Riegel 57 miteinander verbunden, der ir, die Radialnuten 55 eingesetzt ist und mit seinem radial innenliegenden Teil in eine Längsnut 62 der Keilplatte 61 eingreift. Der Riegel 57 ist an einem der beiden Dichtungsringsegmente 42 durch eine Schraube 58 befestigt, die durch eine Bohrung 59 des betreffenden Dichtungsringsegments hindurchverläuft und in eine Bohrung 63 des Riegels eingeschraubt ist. Der Riegel 57 dichtet im wesentlichen gegen einen axialen Durchtritt des Treibmittels und die Keilplatte 61 gegen einen radialen Durchtritt des Treibmittels ab. Der Riegel isl im wesentlichen trapezförmig und weist an seiner radial äußeren Seite eine Abstufung 64 auf. Die Keilplatte 61 weist an ihren beiden Enden hammerkopfartige

> Verstärkungen 65 auf, so daß sie eine hantelartige Form besitzt. Dadurch kann die Keilplatte bei radialen Relativverschiebungen der benachbarten Dichtungsringsegmente 42 ohne Klemmen eine entsprechende Kippbewegung ausführen.

ίο Außer der in den Fig. 2 und 4 ersichtlichen, eine Relativbewegung in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten Dichtungsringsegmenten ermöglichenden Spielräume sind gemäß Fig. 3 mit CX bis C3 bezeichnete Spielräume vorgesehen, die eine radiale Relativbewegung gestatten. Die Dichtungsringsegmente können dadurch unterschiedlichen Relativverschiebiingen von Leitschaufelgruppen folgen. Der Spielraum CX zwischen der Riegelaußenseite und der Außenseite der Dichtungsringsegmente 42 ist durch die Abstufung

64 des Riegels gebildet. Der Spielraum C2 liegt zwischen der Riegelinnenseite und dem Boden 66 der Radialnut 55 des jeweils frei mit dem Riegel zusammenwirkenden Dichtungsringsegments. Der Spielraum C3 liegt zwischen der Riegelinnenseite und dem Boden der Nut 62 der Keilplatte 61.

Die Wirksamkeit der Dichtungsanordnung wird noch durch Kühlkanäle 71 verbessert, die axial durch die Dichtungsgehäusewand 49 hindurch verlaufen. Ein am Dichtungsgehäuse 33 angeordneter Axialflansch 72

leitet Kühlgas aus der Kühlgaskammer 21 in diese Kühlkanäle 71 ein, durch welche es in den Raum 47 radial innerhalb der Dichtungsringsegmente strömt. Der Kühlgasdruck im Raum 47 verhindert ein Eindringen des heißen Treibmittels in diesen Raum.

Wie insbesondere die F i g. 2 und 5 zeigen, verlaufen die Spalte 43 zwischen benachbarten Dichtungsringsegmenten 42 schräg zur Turbinenachse, wodurch sich gegenüber einem axialen Spaltverlauf größere Labyrinthwege ergeben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Feststehende Dichtungsanordnung lür Strömungsmaschinen mit heißem elastischem Treibmit- ^s tel, bestehend aus einer Vielzahl von an der Statorkonstruktion angeordneten Dichtungsringsegmenten, wobei zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der einzelnen Dichiungsringsegmente jeweils ein Spalt vorhanden ist und die benachbarten Dichtungsringsegmente jeweils durch Keilplatten miteinander verbunden sind, die in Axialschlitze in den Dichtungsringsegmentstirnseiten eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Enden der Dichtungsringsegmente '5 (42) Radialnuten (55) gebildet sind, welche in die Axialschlitze (56) ausmünden und radiale Riegel (57) aufnehmen, und daß die Keilplatten (61) jeweils mit einer mit den Radialnuten der Dichtungsringsegmente fluchtenden Nut (62) versehen sind, welch letztere das radial innere Ende des betreffenden Riegels (57) aufnimmt.
2. 2. Dichtungsanordnung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Keilplatten (61), in Axialrichtung gesehen, hanteiförmig sind.
3. 3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Ende jedes Riegels (57) an einem der jeweils benachbarten Dichtungsringsegmente (42) befestigt ist, wobei zwischen dem Riege! und der damit zusammenwirkenden Keilplatte (61) sowie dem jeweils anderen Dichtungsringsegment Spiel vorhanden ist, welches eine Radialbewegung der Diehtungsringsegmente gestattet.

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