DE2922835C2 - Umfangsspaltdichtung an Axialströmungsmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Umfangsspaltdichtung an Axialströmungsmaschinen, welche einen mit dem Strömungsmaschinengehäuse verbundenen metallischen Halteflansch aufweist, mit dem ein gegebenenfalls mit einer Anstreifschicht versehener metallischer Ring verbunden ist, der in mehrere durch jeweils einen radial gerichteten Spalt getrennte Segmente unterteilt ist. die zu den Spitzen der Laufschaufeln hin einen veränderbaren Umfangsspalt aufweisen.

Bei neuzeitlichen Axialströmungsmaschinen (Turbinen oder Verdichtern) mit ihren hohen Druckverhältnissen werden in Anbetracht der geringen Schaufellängen besondere hohe Anforderungen an die Einhaltung kleiner Radialspalte zwischen Laufschaufelspitzen und umhüllenden Gehäuseteilen gestellt, um den erforderlichen hohen Wirkungsgrad in allen Betriebszuständen sicherzustellen. Durch ungleiche thermische und/oder mechanische Beanspruchung kann es bei instationären Betriebszuständen. wie Start, Beschleunigen und Abstellen bzw. Auslaufen zu ungleicher Dehnung an Gehäuse und Läufer kommen, wodurch die Radialspalte sich ändern; wenn sie größer werden, sinkt der Wirkungsgrad, wenn sie kleiner werden besteht Anstreif- und Bruchgefahr, besonders, wenn das Gehäuse unrund wird, also polygonc oder ovale Form annimmt.

Durch gezieltes zeitweises Anblasen des Gehäuses ist versucht worden, die Umfangsspalte bei besonderen Betriebszuständen auf ihrem Wert zu halten; diese Maßnahme hat sich jedoch sowohl bezüglich des Ausmaßes als auch bezüglich des zeitlichen Ablaufs als unzureichend erwiesen.

Aus der DE-AS 12 91 560 ist eine eingangs beschriebent! Umfangsspaltdichtung an Axialströmungsmaschinen, insbesondere Gasturbinen bekannt, bei der eine durch Anstreifen der Laufschaufeln hervorgerufene Radialbewegung eine den Radialspalt vergrößernde Axialbewegung bewirkt Zusätzlich zu dieser Axialbewegung des Segments, welche über ein Kolbenzylinderelement erfolgt, kann das Segment eine Radialbewegung ausführen, indem es um eine quer zur Rotationsachse des Rotors ausgerichtete Achse schwenkbar ist. Diese vorbekannte Anordnung läßt zwar eine Einstellung des Umfangsspaltes zu, erfordert allerdings beträchtlichen baulichen Aufwand und löst darüber hinaus das anstehende Problem nicht vollständig, indem ein Anstreifen der Schaufelenden an Jen Umfangsflächen der Segmente nicht vermieden sordern als Steuerimpuls in Kauf genommenwird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Umfangsspaltdichtung an Axialströmungsmaschinen zu schaffen, die in allen Betriebszuständen die Spaltgröße in hohem Maß konstant und auf einem minimalen Wert hält.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine gattungsgemäße Umfangsspaltdichtung die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst die gestellte Aufgabe, indem sie mit baulich vergleichsweise einfachen Mitteln eine sehr feinfühlige und genaue Steuerung des Umfangsspalts bewirkt. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 aufgezeigt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung mit einem Ausführungsbeispiel erläutert; dabei zeigt
F i g. 1 die Erfindung im Längsschnitt und
F i g. 2 im Querschnitt durch eine Axialströmungsmasch ine.

Die Laufschaufeln 1 haben gegenüber einer an einem ortsfesten metallischen Ring 2 angebrachten, z. B. aufgespritzten Anstreifschicht 2' einen Umfangsspalt s. Der metallische Ring ist durch nachgiebige Seitenwände 3 von änderbarer radialer Höhe h an einem mit dem Gehäuse verbundenen metallischen Halteflansch 4 befestigt. Die nachgiebigen Seitenwände 3 und der metallische Ring 2, gegebenenfalls auch der Halteflansch 4, sind in Umfangsrichtung in mehrere Segmente unterteilt; diese weisen zwischen sich jeweils einen radial gerichteten Spalt t auf, der über die Höhe h durch nachgiebige Radialwände 3' abgedichtet ist. Die so gebildeten Bälge sind über angeschlossene Leitungen 5 und ein gemeinsames Steuerventil 6 mit einer Druckluftquelle 7 verbunden.

Das Steuerventil ist von einem Mikroprozessor 8 betätigbar, der von einem Geber 10 von der Umfangsspaltgröße abhängige Signale erhält. Der Geber ist ebenfalls an die Druckluftquelle 7 angeschlossen und mittels mehrerer als Fühler 9 ausgebildeter Meßleitungen mit dem Umfangsspalt 5 so verbunden, daß eine Spaltgrößenänderung eine Änderung des eingespeisten Luftdrucks bewirkt.
Selbstverständlich können statt dieses pneumatischen Gebers und Fühlers auch induktiv, kapazitiv oder optisch arbeitende Geräte verwendet werden. Schließlich ist auch eine Verstellung des unterteilten, mit nachgiebigen Seitenwänden 3 und radialen Trennwänden 3' ver-

sehenen metallischen Rings 2 samt Anstreifschicht 2'
durch andere als die beschriebenen pneumatischen Mittel, nämlich z. B. durch Aufheizen mittels Heißgas oder
elektrischem Strom denkbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Umfangsspaltdichtung an Axialströmungsmaschineß, weiche einen mit dem Strömungsmaschinengehäuse verbundenen metallischen Halteflansch aufweist, mit dem ein gegebenenfalls mit einer Anstreifschicht versehener metallischer Ring verbunden ist, der in mehrere durch jeweils einen radial gerichteten Spalt (t) getrennte Segmente unterteilt ist, die zu den Spitzen der Laufschaufeln hin einen veränderbaren Umfangsspalt (s) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente jeweils zusammen mit radial gerichteten, nachgiebigen Seitenwänden (3, 3') und dem Halteflansch geschlossene Druckräume bilden, deren, radiale Höhe (h) in Abhängigkeit von der durch Fühler (9) gemessenen Größe des Umfangsspalts (s) einstellbar ist.

2. Umfangsspaltdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils den Spalt (t) bildenden Seitenwände (3') in radialer Richtung gieitbar geführt sind.

3. Umfangsspaltdichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von den nachgiebigen Seitenwänden (3, 3') eingeschlossenen Druckräume mittels angeschlossener Leitungen (5) über ein gemeinsames Steuerventil (6), das in Abhängigkeit von den Meßwerten der Umfangsspaltfühler (9) bewegbar ist, mit einer Druckluftquelle (7) verbunden sind.

4. Umfangsspaltdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (6) von einem Mikroprozessor (8) bewegbar ist, der mit einem an die Druckluftquelle (7) und an die Umfangsspaltfühler (9) angeschlossenen Geber (10) in Verbindung steht.