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Die
vorliegende Erfindung betrifft Bürstendichtungen
für drehende
Maschinen, wie z.B. Dampf- und Gasturbinen, und betrifft insbesondere
Bürstendichtungen
und Labyrinth-Bürsten-Dichtungskombinationen
sowie Verfahren zum Nachrüsten
von Bürstendichtungen
in dem Strömungspfad
der drehenden Maschine, um Labyrinth-Bürsten-Dichtungskombinationen
zu schaffen.
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Drehende
Maschinen, wie z.B. Dampf- und Gasturbinen, die zur Energieerzeugung
und für
mechanische Antriebsanwendungen eingesetzt werden, sind im Wesentlichen
große
Maschinen, die aus mehreren Turbinenstufen bestehen. In Turbinen muss
durch die Turbinenstufen strömendes,
unter hohem Druck stehendes Fluid eine Reihe von feststehenden und
rotierenden Komponenten passieren und Dichtungen zwischen den feststehenden
und rotierenden Komponenten werden zur Leckagekontrolle verwendet.
Der Wirkungsgrad der Turbine ist direkt abhängig von der Fähigkeit
der Dichtungen abhängig,
eine Leckage beispielsweise zwischen dem Rotor und Stator zu verhindern.
Turbinenkonstruktionen werden üblicherweise
entweder als Impulstyp, wenn der Großteil des Druckabfalls über den
feststehenden Leitapparaten auftritt, oder Reaktionstyp, wenn der
Druckabfall gleichmäßiger zwischen
den rotierenden und feststehenden Leitschaufeln verteilt ist, klassifiziert.
Beide Konstruktionen verwenden starre Zahn-, d.h., Labyrinthdichtungen,
um die Leckage unter Kontrolle zu bringen. Herkömmlicherweise werden starre
Labyrinthdichtungen entweder mit einer stufenförmigen ("hi-lo") oder geradlinigen Wellenkonstruktion
verwendet. Diese Arten von Dichtungen werden praktisch an allen
Turbinenstellen eingesetzt, wo eine Leckage zwischen rotierenden
und feststehenden Komponenten kontrolliert werden muss. Diese umfassen
Zwischenstufenwellendichtungen, Rotorenddichtungen und Schaufel-(oder
Laufschaufel)-Spitzendichtungen. Dampfturbinen sowohl mit Impuls-
als auch Reaktions-Auslegung verwenden typischerweise starre scharfe
Zähne für die Rotor/Stator-Dichtung. Obwohl
sich Labyrinthdichtungen als ziemlich zuverlässig erwiesen haben, nimmt deren
Dichtverhalten mit der Zeit als Folge von Übergangsereignissen ab, in
welchen die stationären
und rotierenden Komponenten interferieren, wobei die Labyrinthzähne sich
in ein "Pilz"-Profil reiben und
den Dichtungsspalt öffnen.
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Ein
weiterer in vielen Umgebungen einschließlich drehenden Maschinen verwendeter
Dichtungstyp ist eine Bürstendichtung.
Bürstendichtungen
sind im Allgemeinen weniger gegen Leckage anfällig als Labyrinthdichtungen.
Eine Bürstendichtung kann
eine relative radiale Bewegung zwischen festen und rotierenden Komponenten,
beispielsweise zwischen einem Rotor und einem Stator, aufgrund der Biegung
der Dichtungsbürsten
aufnehmen. Bürstendichtungen
passen sich im Allgemeinen auch besser an Oberflächenungleichmäßigkeiten
an. Das Ergebnis der Verwendung von Bürstendichtungen ist ein besseres
Dauerverhalten der drehenden Maschine als es im Allgemeinen mit
Labyrinthdichtungen möglich
ist.
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WO
97/36094 (Stand der Technik gemäß Artikel
54(3) EPÜ)
offenbart ein Verfahren zur Kombination einer Labyrinth- und Büstendichtung
zwischen einer Rotoranordnung und einer Statortrommel, in welcher
die Anordnung montiert ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erzeugen einer Kombination
einer hybriden Labyrinth-Bürsten-Dichtung
in der Umgebung einer drehenden Maschine, wie z.B. einer Turbine,
gemäß Defini tion
in Anspruch 1 geschaffen. Bürstendichtungen sind
per se allgemein bei drehenden Maschinen anwendbar und können anstelle
von Labyrinthdichtungen verwendet werden. Bürstendichtungen sind in diesem
Zusammenhang vorteilhaft und stellen eine verbesserte Dichtung bereit,
während
sie gleichzeitig erheblich weniger axialen Platz im Vergleich zu
herkömmlichen
Labyrinthdichtungen belegen. Demzufolge können kompaktere Konstruktionen
drehender Maschinen, z.B. Turbinen, realisiert werden. Alternativ
kann durch die Verwendung von Bürstendichtungen,
die Spanne, die normalerweise von den Labyrinthzähnen belegt wird, dafür genutzt
werden, zusätzliche
Turbinenstufen zu ermöglichen,
was zu einem erhöhten
Turbinenwirkungsgrad führt.
Als ein weiterer Vorteil kann die Anwendung von Bürstendichtungen
an Enddichtungsstellen die Leckage bis zu dem Punkt reduzieren,
dass die Notwendigkeit für ein
Stopfbüchsen/Absaug-System
beispielsweise in einer Dampfturbine eliminiert wird. An Rotorenddichtungen
ist es auch möglich,
Bürstendichtungen
in Verbindung mit Flächendichtungen
zu verwenden. Ferner ist in bestimmten Anwendungen von Dampfrotationsmaschinen
eine gewisse Leckage zum Kühlen
von Komponenten wie z.B. Rotoren erwünscht. An diesen Fällen können Bürstendichtungen
in Verbindung mit Öffnungen
oder anderen Strömungsnebenschlussmechanismen
verwendet werden, um die Erzielung eines korrekten Leckagebetrages
sicherzustellen.
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Eine
typische Bürstendichtung
zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfasst ein Borstenpaket,
d.h., zwischen zwei Metallplatten eingeschlossene Borsten. Die Borsten
sind im Wesentlichen Drähte
aus Legierungsstahl, die auf Durchmesser von 0,051–0,152 mm
(0,002–0,006
inches) gezogen sind, obwohl der genaue Durchmesser von der spezifischen
Dichtungsanwendung abhängt.
Größere Drahtdurchmesser
werden für
Dichtungen verwendet, die einer hohen Druckdifferenz zwischen den Anstrom-
und Abstromseiten ausgesetzt sind. Die Unterstützungs-(Abstrom)-Platte verhindert,
dass sich die Borsten axial unter Druckbelastung verbiegen. Demzufolge
ist eine Zaunhöhe
(h) eine kritische Konstruktionsvariable. Zaunhöhe ist der Abstand, über den
sich die Borsten frei aus ihrer Unterstützung, d.h., dem distalen Ende
der Unterstützungsplatte
bis zu ihren freien Enden erstrecken, welche typischerweise mit
dem rotierenden Teil in Eingriff stehen. Für eine Dampfturbinenanwendung,
in welcher die erwartete maximale radiale Rotorauslenkung angenähert 1,02
mm (0,040 inches) ist, muss daher die Zaunhöhe minimal 1,02 mm (0,040 inches
sein. Die Zaunhöhen
können,
insbesondere in Gasturbinen, erheblich abhängig von der Dichtungsstelle
von 0,76 mm (0,030 inches) für
Lagerdichtungen bis 3,05 mm (0,120 inches) für Hochdruckpackungsdichtungen bis
7,62 mm (0,300 inches) für
Turbinenzwischenstufendichtungen variieren. Die vordere (Anstrom-)Platte
hält die
Borsten während
der Dichtungsherstellung in ihrer Lage.
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Während radialen
Auslenkungen von Wellen müssen
die Borsten in der Lage sein, sich kurzzeitig ohne Knickung auszulenken.
Um diese Auslenkungen aufzunehmen, sind die Borsten nicht in einer
perfekt radialen Richtung ausgerichtet, sondern stattdessen in einem
bestimmten Winkel angestellt. Typischerweise liegt dieser Winkel
zwischen 45 und 60 Grad. Vergrößerte Winkel
werden verwendet, um erhöhte
radiale Wellenauslenkungen zu ermöglichen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Bürstendichtungen mit Labyrinthdichtungen
kombiniert und können
als Originalausrüstung
geliefert werden oder in existierende Labyrinthdichtungen nachgerüstet werden.
Somit kann die Bürstendichtung
zwischen benachbarten Labyrinthzähnen
oder an einem oder beiden Enden der Dichtung oder an verschiedenen
einzelnen oder mehreren Stellen zwischen den Zähnen und an einem oder beiden
Enden der Dichtung vorgesehen sein. In vorteilhafter Weise kann
einer von den Labyrinthdichtungszähnen als eine Unterstützungsplatte für jede Bürstendichtung
verwendet werden. Dieses ermöglicht
den Einbau der Bürstendichtung
in die Labyrinthdichtung mit einem minimalen Verlust, wenn überhaupt,
an Labyrinthzähnen
und führt
zu einer hohen ausfallsicheren Konstruktion. Zusätzlich sorgt die abgeschrägte Form
des Labyrinthzahnes für
eine Anti-Hysterese-Qualität der Bürstendichtung.
Eine Hysterese tritt auf, wenn die Dichtung einem großen Differenzdruck,
gefolgt von eine große
Relativradialbewegung, welche die Borsten auslenkt, ausgesetzt wird.
Auf die Borsten wirkende Reibungskräfte verhindern deren Rückkehr in
ihre Stabilzustandspositionen bis sie von der großen Drucklast
entlastet werden. Durch Bereitstellen einer abgeschrägten Form für die Borstenunterstützungsstruktur
wird die Normalkraft auf die Unterstützungsplatte reduziert und die
Hysteresetendenz verringert.
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Ein
zweites Verfahren zum Erzeugen einer Anti-Hysteresefähigkeit
für die
Bürstendichtung
besteht in der Beschichtung der anstromseitig liegenden Oberfläche der
Unterstützungsplatte
mit einem Material, das einen extrem niedrigen Reibungskoeffizienten
aufweist, wie z.B. Bornitrat. Somit wird die Reibungskraft durch
Reduzierung des Reibungskoeffizienten anstelle der Normalkraft reduziert.
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Durch
Kombinieren von Bürstendichtungen mit
herkömmlichen
Labyrinthdichtungen wird in vorteilhafter Weise eine ausfallsichere
Dichtung erzeugt. Die Bürstendichtung
stellt im Wesentlichen die gesamte Dichtfähigkeit bereit, solange sie
intakt bleibt. Wenn sie jedoch beschädigt oder verschlissen wird, stellen
die benachbarten Labyrinthzähne
eine ausreichende Dichtung bereit, um den Betrieb der drehenden
Maschine (z.B. einer Turbine) bis zu ihrer nächsten geplanten Wartungsabschaltung
sicherzustellen. Die Bürstendichtung
können
in ihrer Lage verschweißt
werden oder sie können
mechanisch z.B. mittels Schrauben befestigt werden. Besonders vorteilhaft
ist, dass Bürstendichtungen
in existierenden drehenden Maschinen nachgerüstet werden können, um
eine Kombination einer Labyrinth-Bürsten-Dichtung mit einem Minimum
an Modifikation an den vorhandenen Labyrinthdichtungszähnen bereitzustellen.
Beispielsweise kann eine Bürstendichtung
zwischen einem Plattenpaar angeordnet werden, wobei eine Platte
einen Feder-und-Nut-Sitz zum Befestigen der Bürstendichtung an einem Labyrinthdichtungsring,
z.B. an einer Endfläche
davon aufweist, wobei die Bürstendichtung
schließlich
direkt an den Labyrinthdichtungsring geschweißt wird. Alternativ kann eine
Umfangsnut in den Labyrinthdichtungsring zwischen benachbarten Zähnen oder
an den Dichtungsringenden eingearbeitet werden. Man wird erkennen, dass
die Nut die Entfernung von einem oder mehreren Zähnen der Labyrinthdichtung
erfordert, wobei dieses jedoch ohne nachteiligen Effekt auf das
Verhalten der sich ergebenden Kombinationsdichtung erreicht werden
kann. Die Bürstendichtung
kann dann in ihre Lage geschoben und entlang dem Innendurchmesser
der Grenzfläche
verschweißt
werden. Die Unterstützungsplatte
der Bürstendichtung
kann auch ein Profil ähnlich
dem eines Labyrinthzahnes aufweisen oder kann einen existierenden
Zahn der Labyrinthdichtung verwenden, was zu einer ausfallsicheren
Konstruktion führt.
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Es
wird bekannt sein, dass Labyrinthdichtungen in bestimmten drehenden
Maschinen, wie z.B. Dampfturbinen, im Allgemeinen segmentiert sind, wobei
zwischen 4 und 8 einzelne Segmente die gesamte Dichtung über 360
Grad ausbilden. Jedes Segment wird unabhängig in seiner Lage gehalten und
kann sich typischerweise radial unabhängig von den anderen Segmenten
bewegen. Demzufolge wird die Bürstendichtung
für die
Nachrüstung
in einer gegebenen Labyrinthdichtung einer Dampfturbine ebenfalls
in Abschnitten hergestellt, wobei jeder Abschnitt an einem einzelnen
Labyrinthdichtungssegment befestigt wird.
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In
den meisten Dampfturbinen sind die Labyrinthdichtungssegmente "federunterstützt". D.h., sie werden
durch gefederte Stahlbänder
in ihrer Lage gehalten und können
sich radial frei bewegen, wenn sie einer starken Rotor/Dichtungs-Interferenz
unterworfen werden. Durch eine Befestigung einzelner Bürstendichtungssegmente
direkt an den Labyrinthdichtungssegmenten erhalten die Bürstendichtungen ebenfalls
diesen "Federunterstützungs"-Schutz im Falle
von schwerem Rotorschleifen.
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Manchmal
werden auch in Dampfturbinen Federn eingesetzt, um die Labyrinthdichtungssegmente
radial von dem Rotor entfernt zu halten. Ein Hohlraum ist ebenfalls
auf der Rückseite
der Segmente angeordnet, welcher unter Druck gesetzt werden kann,
um die Dichtungen auf dem Auslegungsabstand zu schließen, nachdem
der Rotor auf die Drehzahl gebracht wurde und alle schweren Übergangszustände durchlaufen
worden sind. Eine Nachrüstung
von Bürstendichtungssegmenten
an Labyrinthdichtungen in einer derartigen Anordnung maximiert die
Verschleißlebensdauer
der Bürsten,
da die Dichtungen den stärksten
Rotor/Stator-Interferenzen, welche während Turbinenstart- und Abschaltzyklen
auftreten, nicht unterworfen werden.
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Um
in einer Dampfturbinenumgebung zu überleben, müssen Bürstendichtungen so ausgelegt sein,
dass sie Drücken
bis zu 241 bar (3500 psig) und Umgebungstemperaturen bis angenähert 566°C (1050°F) widerstehen.
Zusätzlich
müssen
die Dampfturbinen ausreichend robust sein, um relativen radialen
Auslenkungen von wenigstens 1,02 mm (0,040 inches) zu widerstehen.
Die Dichtungsdurchmesser reichen im Allgemeinen von angenähert 15,24
cm (6 inches) bis 76,2 cm (30 inches) für Wellendichtungen und 76,2
cm (30 inches) bis 152,4 cm (60 inches) für Schaufelspitzendichtungen.
Die Rotordrehzahl reicht von 1500 bis 7500 UPM oder höher.
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Um
in einer Gasturbinenumgebung zu überleben,
müssen
Bürstendichtungen
so ausgelegt sein, dass sie Drücken
bis zu 13,8 bar (200 psia) und Temperaturen von Umgebungstemperaturen
bis angenähert
843°C (1500°F) widerstehen.
Zusätzlich
müssen die
Dichtungen ausreichend robust sein, um relativen radialen Auslenkungen
in dem Bereich von 0,76 bis 7,62 mm (0,030 bis 0,0300 inches) abhängig von
ihrer Lage zu widerstehen. Die Dichtungsdurchmesser reichen im Allgemeinen
von angenähert
1,016 m bis 1,524 m (40 bis 60 inches) für Hochdruckpackungsdichtungen,
38,1 bis 63,5 cm (15 bis 25 inches) für Lagerungsdichtungen, 0,889
m bis 1,788 m (35 bis 70 inches) für Turbinenzwischenstufen, und
1,016 bis 3,048 m (40 bis 120 inches) für Laufschaufelspitzendichtungen.
Die Rotorumdrehungen reichen von 1500 bis 4500 UPM.
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Herkömmlicherweise
wurden Bürstendichtungen
in Verbindungen mit Wellen verwendet, die mit einer Chromkarbidbeschichtung
beschichtet worden sind, um die Verschleißbeständigkeit zu erhöhen. Um
Bürstendichtungen
wirtschaftlicher in Dampf- und
Gasturbinen einsetzbar zu machen, können sie mit akzeptablen Verschleißraten sowohl
der Dichtung als auch der Welle auf unbeschichteten Oberflächen eingesetzt
werden. Typischerweise besteht das Verschleißpaar für eine Bürstendichtung bei einem Dampfturbinenrotor
aus einem Kobaltlegierungs-Borsten material (wie z.B. Haynes 25),
das mit einer Rotoroberfläche
entweder aus CrMoV (für die
Welle) oder 12 Cr (für
Schaufelspitzen) in Kontakt steht. Rotormaterialen, wie z.B. Inconel
718, sind bei neueren Gasturbinen möglich. Die Wellengeometrie kann
auch so ausgelegt sein, dass sie einen Verschleiß durch Nutzung des Vorteils
einer relativen axialen Bewegung mindert. Wenn die radiale Interferenz
an einer anderen Stelle auftritt als der Stelle, an der sich die
Bürstendichtung
im stabilen Betriebszustand befindet, kann die Welle mit einer Nut
versehen sein, um die Interferenz zu verkleinern.
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Ein
wichtiger Gesichtspunkt in der Konstruktion von Bürstendichtungen
für Turbinen
ist die Druckdifferenz über
der Dichtung. Wann immer nur möglich
ist es erwünscht,
Bürstendichtungen
zu verwenden, die aus nur einer einzigen Bostenreihe bestehen. Um
jedoch die in einer Dampfturbine erwarteten radialen Wellenauslenkungen
sowie den hohen Druckabfall, der bei einigen Turbinenstufen entsteht, aufzunehmen,
ist es manchmal notwendig, Bürstendichtungen
zu verwenden, die aus zwei oder mehr Borstenpackungen in Reihe bestehen.
In mehrstufigen Bürstendichtungen
ist es möglich,
dass die hinter die anstromseitig liegende Borstenpackung leckende Strömung einen
Wirbel zwischen den Borstenpackungen induziert und dass dieser Wirbel
die nachfolgenden Borstenreihen beschädigt. Insbesondere kann der
Wirbel so sein, dass die Strömung
an der Anstromseite der zweiten Borstenreihe radial nach außen gerichtet
ist, was zu einem Wegziehen der Borstenpackung und Beschädigung der
Dichtung führt.
Um das Auftreten dieses Phänomens
in einer Gasturbine gemäß der vorliegenden
Erfindung zu verhindern, kann eine radiale Stufe in dem Rotor zwischen
den zwei Borstenpackungen vorgesehen werden, wobei die zwei Borstenpackungen
bei unterschiedlichen Durchmessern liegen. Bei geeigneter axialer
Lage der Rotorstufe führt
diese Anord nung zu einer Umkehrung der Strömungsrichtung an der Anstromseite
der zweiten Borstenpackung. Eine derartige Dichtung, in welcher
die Strömung
radial entlang der Borsten nach innen gerichtet ist, ist sehr effektiv.
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In
einer Dampfturbine schließen
jedoch die großen
Relativaxialbewegungen, die während Übergangsbedingungen
zwischen dem Rotor und Stator stattfinden, die Verwendung von Rotorstufen
als ein Verfahren zur Verhinderung einer strömungsinduzierten Beschädigung von
mehrstufigen Bürstendichtungen
aus. Stattdessen kann das Paar der Borstenpackungen axial durch
einen Abschnitt herkömmlicher Labyrinthzähne getrennt
werden und das abstromseitig liegende Borstenpaket ist somit praktisch
durch das Vorhandensein des anstromseitig liegenden Borstenpaketes
unbeeinflusst. In einer Turbinendichtung, die normalerweise aus
zwei oder mehr Labyrinthringen besteht, kann nur eine einstufige
Bürstendichtung
in jeden von den Labyrinthdichtungsringen nachgerüstet werden,
was zu einer effektiven zwei- oder mehrstufigen Bürstendichtung
führt.
Ein zusätzlicher
Vorteil für
diese Anordnung besteht darin, dass es eine ausfallsichere Konstruktion
ist. D.h., falls die Bürstendichtung
aus irgendeinem Grunde ausfallen sollte, ist immer noch die Labyrinthdichtung
vorhanden, und stellt eine ausreichende Dichtung für den Turbinenbetrieb
bis zu dessen nächster
geplanter Wartungsabschaltung sicher.
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Die
hierin beschriebene Kombinations-Labyrinth-Bürsten-Dichtung ist in Dampfturbinen bei Schaufelspitzendichtungen,
Wellendichtungen und Überlaufbänder anwendbar.
Beispielsweise kann eine Bürstendichtung
an einem Labyrinthdichtungsring an der Spitze einer Dampfturbinenrotationslaufschaufel
unter Verwendung einer Feder-und-Nut-Geometrie oder Nutenanordnung
nachgerüstet
werden. Die Bürstendichtung
kann an jeder axia len Stelle entlang des Labyrinthdichtungsringes
befestigt werden und kann entweder in ihrer Lage verschweißt oder mechanisch
befestigt werden. Zusätzlich
zu den relativen radialen Rotor/Stator-Bewegungen, denen die Wellendichtungen
widerstehen müssen,
müssen Laufschaufelspitzendichtungen
alle Oberflächenungleichmäßigkeiten überstehen,
die zwischen den einzelnen Laufschaufeln oder Schaufelabdeckungen und
dem Stator existieren, welche die kombinierte Labyrinth-Bürsten-Dichtung hiervon
für diesen Zweck
ideal machen.
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Zusätzlich zu
den Laufschaufelspitzendichtungen können radiale Überlaufbänder des
Fußes ebenfalls
Labyrinth-Bürsten-Dichtungskombinationen
verwenden. Jede von den vorstehend diskutierten Befestigungsanordnungen
für die
Kombinationsdichtungen ist ebenfalls bei diesen Überlaufbanddichtungen anwendbar.
Wiederum wird eine ausfallsichere Dichtung geschaffen, indem die
Bürstendichtung
in Reihenanordnung mit einer Labyrinthdichtung montiert wird, was
die Bereitstellung der Bürstendichtungsplatte
mit einem Labyrinthzahnprofil in einer Originalausrüstungsdichtung
oder die Verwendung eines vorhandenen Labyrinthzahns als Unterstützungsplatte
umfasst.
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Im
Wesentlichen sind die hier beschriebenen Labyrinth-Bürsten-Dichtungskombinationen
auf Impulsturbinen sowie auf Reaktionsturbinen anwendbar. Impulsturbinen
weisen im Wesentlichen eine Rad- und Zwischenbodenkonstruktion auf,
während Reaktionsturbinen
im Allgemeinen etwas nutzen, was üblicherweise als Trommelrotor
bezeichnet wird. Zur Anwendung bei Reaktionsturbinen mit Trommelrotoren
können
die Bürstendichtungen
an der Innenoberfläche
der feststehenden Leitschaufeln in Kombination mit den existierenden
Labyrinthdichtungen angebracht werden oder als Originalausrüstung eingebaut
werden. Für
beide Turbinenkonstruktionen ist es auch möglich, die Bürstendichtungen
an den rotierenden statt an den feststehenden Komponenten zu befestigten.
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Die
Bürstendichtungen
selbst können
entweder in einer Ringform vorliegen oder können in einer geradlinigen
Art hergestellt werden. Die hergestellten Dichtungen können in
der Form einer "L"-Form, einer "T"-Form oder einer "Y"-Form
entlang der linearen Länge
der hergestellten Dichtung vorliegen. Wenn der lineare Dichtungsstreifen
(unabhängig
von der Querschnittsform) benötigt
wird, kann er in einen vorgegebenen Durchmesser "gerollt" und in verschiedene Segmente geschnitten
werden. Diese gerollte und segmentierte Dichtung kann dann in ähnlicher
Weise mit den Dampfturbinendichtungselementen in derselben Art verbunden
werden. Die geradlinige Dichtung vermeidet die Notwendigkeit, ein
neues Werkzeug für jeden
in einer Dampfturbine benötigten
unterschiedlichen Dichtungsdurchmesser zu haben. Da es Tausende
von unterschiedlichen Dichtungsdurchmessern über der Dampfturbinenproduktlinie
gibt, ist das Ergebnis einer geradlinigen Dichtung eine erhebliche Werkzeugkostenreduzierung.
Die hergestellte und gerollte geradlinige Dichtung kann mit einem "Zusatz"-Material auf seinen
Blechmetallkomponenten versehen werden, so dass der Querschnitt
für einen Einbau
der Dichtung in den Schlitzen bearbeitet werden kann.
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Bei
Dichtungen, in welchen mehrere Segmente (Bögen) benötigt werden, wird der Abstand
am heißen
Endspalt zwischen jedem Dichtungssegment zu einer Hauptquelle der
stark reduzierten Leckage der kombinierten Labyrinth-Bürsten-Dichtung
oder labyrinthartig hergestellten geradlinigen Bürstendichtung. Um diese Leckage
besser zu kontrollieren, kann ein straff aufgerollter Abschnitt
desselben wie bei der Herstellung der geradlinigen Dichtung verwendeten
Gewebes an das Segmentende punktgeschweißt oder daran befestigt werden.
Sobald die Segmente auf Betriebstemperatur gebracht werden, wachsen
sie zusammen, was das straff gerollte Gewebe zusammendrückt und
dadurch stark die Spaltleckage reduziert. Das Gesamtdichtverhalten
wird somit stark verbessert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine drehende Maschine mit einer drehbaren Komponente
und einer gegen Drehung gesicherten Komponente bereitgestellt, wobei
die Komponenten um eine gemeinsame Achse herum liegen, und eine
Labyrinthdichtung zwischen den Komponenten wenigstens eine sich
im Wesentlichen um den Umfang erstreckenden Zahn enthält, der
von einer der Komponenten getragen wird und radial zu der anderen
Komponente hervorsteht, um eine Dichtung dazwischen zu bewirken, und
ein Verfahren zum Erzeugen einer Kombinations-Labyrinth- und Bürstendichtung
zwischen den Komponenten mit den Schritten der Nachrüstung einer
Umfangsanordnung diskreter Borsten auf der einen Komponente axial
angrenzend an den einen Zahn durch Befestigen der Anordnung an der
einen Komponente, wobei die Borsten in einer Ebene im Allgemeinen
senkrecht zu der Achse liegen, und wobei deren distalen Enden zu
der anderen Komponente über
die radiale Erstreckung des einen Zahnes hinaus für einen
erheblichen Dichtungseingriff mit der anderen Komponente vorstehen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine drehende Maschine bereitgestellt, die eine drehbare Komponente,
eine gegen Drehung fixierte Komponente, wobei die Komponenten um
eine gemeinsame Achse liegen, eine Labyrinthdichtung zwischen den Komponenten,
die mehrere axial im Abstand angeordnete und sich um den Umfang
erstreckende Zähne
enthält,
die von einer der Kompo nenten getragen werden und radial zu der
anderen Komponente hervorstehen, um eine Labyrinthdichtung dazwischen
zu bewirken, eine Bürstendichtung
zwischen den Komponenten mit einer Umfangsanordnung von diskreten Borsten,
die von der einen Komponente zur axialen Anordnung angrenzend an
den wenigstens einen Zahn getragen werden, und eine Einrichtung
zum Befestigen der Anordnung der Borsten auf der einen Komponente
aufweist, wobei die Borsten in einer Ebene im Wesentlichen senkrecht
zu der Achse liegen und wobei deren distalen Enden zu der anderen Komponente über die
radial Erstreckung der Zähne hinaus
für eine
im Wesentlichen abgedichtete Verbindung zu den Abdeckungen vorstehen,
aufweist.
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In
noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Labyrinthdichtung für eine drehende Maschine geschaffen,
welche mehrere axial in Abstand angeordnete und sich radial erstreckende
Zähne und
wenigstens eine Umfangsanordnung diskreter Borsten bereitstellt,
die über
die radiale Erstreckung der Zähne
hinaus stehen.
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In
noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zum Bewirken einer Abdichtung in einer
rotierenden Turbomaschine, die eine Labyrinthpackung mit mehreren
Reihen axial in Abstand und um den Umfang sich erstreckender Dichtungszähne aufweist,
um eine Fluidströmung
zwischen deren rotierenden und stationären Komponenten zu verhindern,
geschaffen, das den Schritt der Ersetzung wenigstens eines Zahnes
durch eine Bürstendichtung aufweist.
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In
noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zum Reparieren eines Segmentes einer
mit Zähnen
versehenen Labyrinthpackung für eine
Turbomaschine geschaffen, das den Schritt der Ersetzung wenigstens
eines Zahnes durch eine Bürstendichtung
aufweist.
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Demzufolge
ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, neue und verbesserte
Bürstendichtungen
und Kombinations-Labyrinth-Bürsten-Dichtungen
für die
Abdichtung zwischen feststehenden und rotierenden Komponenten von
drehenden Maschinen und Verfahren zum Nachrüsten existierender drehender
Maschinen mit Bürstendichtungen
zu schaffen, um ausfallsichere Kombinations-Labyrinth-Bürsten-Dichtungen
zu bewirken.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun im Rahmen eines Beispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Dichtringsegmentes ist, die eine
Labyrinthdichtung um einen Rotor herum darstellt;
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2 eine
schematische Darstellung einer Labyrinthdichtung zwischen einem
Dichtringsegment und den Abdeckungen für Schaufel oder Laufschaufeln
einer rotierenden Komponente ist;
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3 eine
schematische Darstellung eines Turbinenrades ist, die eine Labyrinthdichtung
zwischen dem Rad und einer festen Komponente der Turbine darstellt;
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4 eine
Endaufrissansicht einer segmentierten Bürstendichtung ist;
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5 eine
vergrößerte Querschnittsansicht davon
entlang einer Linie 5-5 in 4 ist;
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6 eine
Teilquerschnittsansicht ist, die eine kombinierte Labyrinth-Bürsten-Dichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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7 eine
vergrößerte Ansicht
einer Form einer in der vorliegenden Dichtung verwendeten Bürstendichtung
ist;
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8 und 9 schematische
Darstellungen sind, die eine kombinierte Labyrinth-Bürsten-Dichtung
der vorliegenden Dichtung zwischen Dichtringsegmenten und einem
Rotor darstellen;
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10 eine
schematische Darstellung von axial in Abstand angeordneten Bürstendichtungen
in Eingriff mit einem Rotor ist;
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11 eine
Ansicht ähnlich
der von 10 ist, die axial in Abstand
angeordnete Bürstendichtungen
in Verbindung mit einem gestuften Rotor darstellt;
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12 eine
Ansicht ähnlich
der von 10 ist, welche deren kombinierte
Labyrinth-Bürsten-Dichtung
mit den Bürstendichtungen
an gegenüberliegenden
Enden der Dichtungsringsegmente darstellt;
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13 eine
schematische Darstellung einer mehrstufigen kombinierten Labyrinth-Bürsten-Dichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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14 eine
schematische Darstellung einer kombinierten Labyrinth-Bürsten-Dichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zwischen dem Stator und der Abdeckung für rotierende
Schaufeln ist; und
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15A, 15B und 15C schematische Darstellungen einer weiteren
Form einer Bürstendichtungs-Rotor-Kombination
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind.
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In
den Figuren der Zeichnung, insbesondere in 1 ist ein
Abschnitt einer drehenden Maschine, beispielsweise einer Dampfturbine,
mit einer in einem Turbinengehäuse 12 angeordneten
Turbinenwelle 10 und welche mittels nicht dargestellter
herkömmlicher
Einrichtungen in dem Turbinengehäuse 12 gelagert
ist, dargestellt. Eine insgesamt mit 14 bezeichnete Labyrinthdichtung
zwischen der rotierenden Welle 10 und dem feststehenden
Gehäuse 12 enthält einen
Dichtring 16, der über
der Welle 10 angeordnet ist und Bereiche mit hohem und
niedrigem Druck auf axial gegenüberliegenden
Seiten des Ringes trennt. Man wird erkennen, dass obwohl nur eine Dichtung 16 offenbart
ist, typischerweise mehrstufige Labyrinthdichtungen um Rotorwellen
herum vorgesehen sind. Jeder Dichtring 16 ist aus einer
ringförmigen
Anordnung von mehreren gekrümmten
Dichtungselementen 18 mit Dichtflächen 20 und mehreren
radial hervorstehenden axial in Abstand angeordneten Zähnen ausgebildet.
Die Zähne
weisen eine Stufen-("hi-lo")-Konstruktion zum
Erzielen enger Abstände
mit den radialen Vorsprüngen
oder Rippen 24 und den Nuten 26 der Welle 10 auf.
Die Labyrinthdichtung funktioniert, indem sie eine relativ große Anzahl
von Barrieren, d.h., den Zähnen
der Strömung des
Fluids aus einem Hochdruckbereich zu einem Niederdruckbereich auf
gegenüberliegenden
Seiten der Dichtung entgegenstellt, wobei jede Barriere das Fluid
zwingt, einem gewundenen Pfad zu folgen, wodurch ein Druckabfall
erzeugt wird. Die Summe der Druckabfälle über der Labyrinthdichtung ist
per Definition die Druckdifferenz zwischen den Hoch- und Niederdruckbereichen
auf deren axial gegenüberliegenden
Seiten. Diese Labyrinthdichtungsringsegmente sind typischerweise
federvorgespannt und können
sich somit radial frei bewegen, wenn sie einer starken Rotor/Dichtungs-Interferenz
unterworfen werden. In bestimmten Auslegungen halten die Federn
die Dichtringsegmente 16 beispielsweise während des
Hochfahrens und Herunterfahrens radial nach außen von dem Rotor weg, während ein
Fluiddruck zwischen die Dichtringsegmente und das Rotorgehäuse eingeführt wird,
um die Dichtringsegmente radial nach innen zu verschieben, um einen
kleineren Abstand mit dem Rotor zu erzielen, d.h., die Dichtung
zu schließen,
nachdem der Rotor auf Drehzahl gebracht worden ist.
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2 stellt
eine ähnliche
Anordnung einer Labyrinthdichtung in einer Verwendung an der Spitze der
rotierenden Laufschaufeln oder Turbinenschaufeln für die drehende
Maschine dar. Somit befinden sich in 2 die Labyrinthdichtungszähne 22a in
einer Dichtungsbeziehung mit einer Schaufelabdeckung 30,
die auf einen oder mehreren Turbinenschaufeln 32 ausgebildet
ist. Das Prinzip des Betriebs der Labyrinthdichtung an dieser Stelle
ist ähnlich
dem vorstehend beschriebenen.
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3 stellt
eine typische Wabentyp-Labyrinthdichtung beispielsweise in einer
Gasturbine dar. Die Labyrinthdichtungszähne 22b sind auf dem
Rotorrad 33 befestigt und liegen radial einer Wabenstruktur 34 gegenüber, die
einen Teil des Stators ausbildet. Somit wird man erkennen, dass
die Labyrinthdichtungszähne
auf der rotierenden Komponente der drehenden Maschine angeordnet
sein können.
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Gemäß 4 und 5 enthält eine
insgesamt mit 36 bezeichnet typische Bürstendichtung mehrere Borsten 38,
die sich im Wesentlichen in einer radialen Richtung erstrecken,
und welche zwischen einem Paar von Dichtungsplatten 40 und 42 angeordnet
und eingeschlossen sind. Die Borsten sind im Wesentlichen aus einem
auf einen Durchmesser von 0,51 bis 0,152 mm (0,002 bis 0,006 inches)
gezogenen Draht aus Legierungsstahl ausgebildet, obwohl Drähte mit
größerem Durchmesser
zur Verwendung in Umgebungen mit höherem Druck verwendet werden
können.
Aus einer Betrachtung von 5 wird man
sehen, dass die Unterstützungsplatte 42 eine
Auslenkung der Borsten 38 unter der Belastung aus einer
Anstromrichtung der Strömung
verhindert, während
die distalen Enden der Borsten über die
distalen Kante der Platte 42 hervorstehen, um mit der gegenüberliegenden
Komponente, z.B. der Rotationswelle oder dem Rad einer drehenden
Maschine in Eingriff zu stehen. Die Borsten 38 sind bevorzugt zwischen
den Platten 40 und 42 verschweißt. Zusätzlich wird
man aus der Betrachtung von 4 sehen, dass
die Borsten und Platten in Segmenten um den Umfang der Achse der
drehenden Maschine herum angeordnet sind.
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Gemäß 5 ragen
die Borsten von dem distalen Ende der Stützplatte 42 über einen
Distanz h hervor, welcher der maximalen Auslenkung des Rotors in
einer radialen Richtung entspricht. Demzufolge muss die Distanz
h ein Minimum sein, das einer maximalen Auslenkung entspricht und
von der erwarteten relativen radialen Auslenkung für die spezifische
Maschine und dem Dichtungsort abhängt. Man beachte ferner, dass
die anstromseitig liegende Platte 40 nützlich ist, um die Borsten
während
der Dichtungsherstellung in ihrer Lage zu halten, obwohl die Platte 40 für die Dichtung
im Einsatz nicht erforderlich ist, wenn axialer Raum wichtig ist.
Man wird in 4 auch erkennen, dass sich die
Borsten 38 entlang von Pfaden erstrecken, welche zu dem
Radius der drehenden Maschine fehlausgerichtet sind. Somit erstrecken
sich die Borsten in einem Winkel, bevorzugt einem gemeinsamen Winkel
von angenähert
45 bis 60 Grad, um die radialen Auslenkungen der Welle aufzunehmen,
wodurch die Borsten ohne Knicken ausgelenkt werden können.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Kombinations-Labyrinth-Bürsten-Dichtung
geschaffen. Beispielsweise ist in 6 die Kombinationsdichtung
mit der Bürstendichtung
an und entlang dem axialen anstromseitig liegenden Ende des Dichtringsegmentes 16c angeordnet
dargestellt, wobei die Zähne 22c der
Labyrinthdichtung stromauf von der Bürstendichtung 36c angeordnet
sind. In der dargestellten Ausführungsform
sind die Borsten 38c der Bürstendichtung 36c zwischen
einer stromauf liegenden Klemmplatte 40c und einer Endwand
des Dichtungsringsegmentes 16c angeordnet. Die Borsten
können
beispielsweise durch Schweißen
befestigt sein. Bezeichnenderweise kann in der dargestellten Anordnung
einer von den Labyrinthzähnen 22c als
die Unterstützungsplatte der
abstromseitig liegenden Seite für
die Borsten 38c der Bürstendichtung 36c verwendet
werden. Demzufolge kann durch die alleinige Hinzufügung einer
Enddichtungsplatte 40c und ohne Verlust eines oder mehrerer
Labyrinthzähne
die ausfallsichere Kombinations-Labyrinth-Bürsten-Dichtung geschaffen werden.
In dem Falle, dass die axiale Raumsituation so ist, dass keine axiale
Zunahme in der Abmessung zulässig
ist, kann einer oder mehrere von den Labyrinthzähnen 22c entfernt
werden, um eine Befestigung der Bürstendichtung 36c ohne
Vergrößerung der
axialen Abmessung des Dichtungsringsegmentes 16c aufzunehmen.
Dieses führt
zu einer hoch ausfallsicheren Auslegung, wobei, falls die Bürstendichtung
ausfallen sollte, die Labyrinthzähne
weiter wirksam bleiben, um eine Dichtung bereitzustellen. Ferner
kann die abstromseitig liegende Unterstützungsfläche der Borsten 38c der
Bürstendichtung 36c abgeschrägt sein,
um Anti-Hysterese-Qualitäten der
Bürstendichtung
zu schaffen. Durch Erzeugen der abgeschrägten Form an der abstromseitig
liegenden Unterstützung
der Borsten wird die Normalkraft auf die Unterstützungsplatte reduziert und
jede Hysteresetendenz gemildert. Bei einer Nachrüstung einer Bürstendichtung
an einem vorhandenen Labyrinthdichtungssegment in einer drehenden
Maschine stellt die Abschrägung
der Zähne
der Labyrinthdichtung diese Anti-Hysterese-Qualität bereit,
wenn die vorhandenen Zähne
als die Unterstützungsplatte
für die
zusätzliche
Dichtung verwendet werden. Alternativ kann zur Bereitstellung dieser
Anti-Hysterese-Qualitäten
ein Beschichtungsmaterial 44 mit niedriger Reibung, wie
etwa Bornitrat beispielsweise auf der anstromseitig liegenden Oberfläche der
abstromseitig liegenden Unterstützungsplatte
oder der anstromseitig liegenden Oberfläche der Unterstützungszähne der
Labyrinthdichtung vorgesehen werden, um die Reibungskraft zu verringern.
Dieses ist in 7 dargestellt, in welcher eine
Unterstützungsplatte 42d für die Bürstendichtung 36d mit
dem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten 44 versehen
ist.
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8 und 9 stellen
unterschiedliche Ausführungsformen
der Kombinations-Labyrinth-Bürsten-Dichtung
der vorliegenden Erfindung dar. In 8 ist eine
Bürstendichtung 36e auf
der Anstromseite des Dichtringsegmentes 16b unter Verwendung
eines Feder-und-Nut-Sitzes zwischen der Unterstützungsplatte 42e der
Bürstendichtung 36e und
der anstromseitig liegenden Endfläche des Dichtringsegmentes 16e vorgesehen.
Die Bürstendichtung 36e kann
an das Segment 16e geschweißt sein oder es können mechanische
Befestigungselemente, wie z.B. Schrauben, verwendet werden. Bei
der Nachrüstung
einer Bürstendichtung an
einer Labyrinthdichtung dieses Typs wird man erkennen, dass eine
axiale Verlängerung
der Endfläche
des Dichtringsegmentes 16e entfernt werden kann, so dass die
Bürstendichtung 36e angebracht
werden kann, um daraus die kombinierte Labyrinth-Bürsten-Dichtungskombination
auf dem Dichtungsringsegment 16e mit derselben sich ergebenden
axialen Dimension wie die vorherige Labyrinthdichtung auszubilden. Wie
vorstehend erläutert,
können,
falls erforderlich, einer oder mehrere von den Endlabyrinthdichtungszähnen während dieser
Nachrüstung
ohne wesentlichen Verlust an Dichtleistung entfernt werden, da insbesondere
die Bürstendichtung
die effektivere Dichtung der Labyrinth-Bürsten-Dichtungskombination bildet.
Wenn die Bürstendichtung
ausfällt,
wird immer noch eine effektive Dichtung unter Verwendung der restlichen
Labyrinthzähne
bereitgestellt.
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Gemäß 9 kann
das Dichtungsringsegment 16f mit einer zentralen Nut 46 entlang
seiner Innenseite versehen sein. Beispielsweise kann die Nut 46 in
dem Labyrinthdichtungsring als Originalausstattung oder während der
Nachrüstung
eingearbeitet werden. Der Dichtungsring, wie z.B. der in 3, kann
dann beispielsweise durch Schweißen in der Nut angeordnet und
befestigt werden.
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Somit
liegt die Bürstendichtung 36f im
Allgemeinen zwischen den Labyrinthdichtungszähnen 22f der Kombinations-Labyrinth-Bürsten-Dichtung.
Man wird erkennen, dass die in den 8 und 9 dargestellten
Ausführungsformen
für eine
radiale Bewegung federgespannt sein können und beispielsweise der
in dem US Patent Nr. 5,002,288 offenbarte Typ mit variablem Abstand
durch positiven Druck sein können.
Alternativ können
die Dichtringsegmente von dem Typ sein, der in dem US Patent Nr. 5,374,068
des gemeinsamen Zessionars hiermit beschrieben ist.
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Gemäß 10 ist
es oft erwünscht,
Bürstendichtungen 36g in
Reihe zwischen den rotierenden und festen Komponenten vorzusehen,
um radiale Wellenauslenkungen und den Druckabfall über der Dichtung
aufzunehmen. Gemäß Darstellung
in 10 sind zwei Bürstendichtungen 36g an
gegenüberliegenden
Enden eines festen Teils angeordnet, um die Dichtung zu bewirken.
Wie vorstehend erläutert,
induziert die Fluidleckage zwischen dem anstromseitig liegenden
Borstenpaket einen Wirbel zwischen den Borstenpaketen, welcher eine
Beschädigung
des abstromseitig liegenden Borstenpaketes bewirken kann. Um dieses
Phänomen
zu verhindern, kann eine radiale Stufe in dem Rotor vorgesehen werden,
wodurch die Borstenpakete 36h an gegenüberliegenden Enden der Dichtung
auf unterschiedlichen Höhen,
d.h., radialen Positionen gemäß Darstellung
in 11 liegen. Wenn die Borstenpackungen 36h wie
dargestellt an zwei unterschiedlichen Durchmessern liegen, verläuft die
Strömung
an dem abstromseitig liegenden Borstenpaket statt radial nach außen gerichtet
zu sein und dazu zu neigen, das Borstenpaket wegzuziehen und die
Dichtung zu beschädigen,
entlang der anstromseitig liegenden Kante des abstromseitig liegenden
Borstenpaketes radial nach innen, um so eine Beschädigung des
abstromseitig liegenden Borstenpaketes verhindern. Dieses ist besonders
in Gastturbinen wirksam.
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In
einer Dampfturbine ist es oft nicht durchführbar, eine Rotorstufe zu erzeugen,
um den Vorteil der umgekehrten Wirbelströmung zu erreichen und somit
eine Beschädigung
an dem abstromseitig liegenden Borstenpaket zu vermeiden. Jedoch
bleibt durch Trennung der anstromseitig liegenden und abstromseitig
liegenden Borstenpakete durch die Labyrinthzähne 22i, wie es in 12 dargestellt
ist, das abstromseitig liegende Borstenpaket 36i praktisch durch
das Vorhandensein des anstromseitig liegenden Borstenpaketes 36i unbeeinflusst.
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Demzufolge
können
Borstenpakete entlang gegenüberliegenden
axialen Enden der einzelnen Dichtungsringsegmente angeordnet werden,
oder gemäß Darstellung
in 13 können
die Borstenpakete 36j in mehrstufigen Dichtungssegmenten
an beiden Enden der Segmente oder zwischen deren axialer Erstreckung
gemäß Darstellung
angeordnet werden. Man wird erkennen, dass die Borstenpakete mit
den Labyrinthdichtungszähnen
als Originalausstattung oder Nachrüstung unter Verwendung der
in 8 dargestellten Feder-und-Nut-Anordnung oder der
in 9 dargestellten Nutenanordnung vorgesehen werden
können.
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Gemäß 14 kann
die Kombinations-Labyrinth-Bürsten-Dichtung hiervon
an der Spitze einer rotierenden Laufschaufel oder Schaufel eingesetzt werden.
Somit kann die Bürstendichtung 36k an
einem axialen Ende eines Dichtstreifens 48, der die Labyrinthdichtungszähne 22k zum
Dichten mit der Schaufelabdichtung 50 der Schaufel 52 befestigt,
angebracht werden. Man wird erkennen, dass die Endbefestigung der
Bürstendichtung 36k durch
eine Nutenbefestigung der Bürstendichtung 36k zwischen axial
benachbarten Zähnen ähnlich der
Darstellung in 9 ersetzt werden kann. Wie vorstehend
angemerkt, kann die Bürstendichtung
durch Schweißen oder
mechanische Mittel befestigt werden und kann als Originalausstattung
oder als Nachrüstung
vorgesehen sein.
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14 stellt
ebenfalls einen an den Fuß der Turbinenschaufel
oder Leitschaufel 52 angrenzenden Labyrinthdichtungszahn 222 dar.
Dieser Labyrinthzahn 221 bildet eine radiale Spülstreifendichtung 49 des
Fußes.
Eine Bürstendichtung gemäß vorstehender
Beschreibung kann an dieser Stelle in der drehenden Maschine ähnlich wie
in den vorstehenden Ausführungsformen
vorgesehen werden, indem die Bürstendichtung
in Reihe mit der Labyrinthdichtung befestigt wird, wobei die Bürstendichtungsunterstützungsplatte
mit einem abgeschrägten
Profil versehen wird oder ein Material mit geringem Reibungskoeffizienten
darauf aufgebracht wird, oder ein existierender Labyrinthzahn als
die Unterstützungsplatte genutzt
wird.
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Gemäß 15 kann in bestimmten Fällen, insbesondere
in Gasturbinen der rotierende Teil insbesondere so ausgelegt sein,
dass er einen Verschleiß auf
der Bürstendichtung
vermindert. Beispielsweise kann, wie es in 15 dargestellt
ist, wenn die radiale Interferenz an einer anderen Stelle als dort
auftritt, wo sich die Bürstendichtung
im stabilen Betriebszustand befindet, die Welle 10m mit
einer Nut 51 versehen sein, um die Interferenz zu verkleinern.
Somit ist in 15A die Bürstendichtung 36m in
einer kalten Position als an einem Rotor mit einem bestimmten Durchmesser
an einer von der Nut 51 in Abstand angeordneten axialen
Stelle anliegend dargestellt. In 15B ist
die Stabilbetriebszustandslage der Bürstendichtung gegenüber dem
Abschnitt der Welle 10m mit dem größeren Durchmesser angrenzend
an die Rotornut 51 dargestellt. In 15C ist
die Abschaltposition des Rotors und der Bürstendichtung dargestellt,
wobei die Bürstendichtungsspitzen
mit der Nut in Eingriff stehen. Man wird erkennen, dass diese Form
der Erfindung mit und ohne Labyrinthdichtungszähne angewendet werden kann.
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Man
wird erkennen, dass die existierende mit Zähnen versehenen Labyrinthdichtungen
nachgerüstet
oder repariert werden können,
indem einer oder mehrere Zähne
durch Bürstendichtungen
gemäß der vorliegenden
Erfindung ersetzt werden.