EP2863019B1 - Dichtungsanordnung - Google Patents

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EP2863019B1
EP2863019B1 EP13189280.4A EP13189280A EP2863019B1 EP 2863019 B1 EP2863019 B1 EP 2863019B1 EP 13189280 A EP13189280 A EP 13189280A EP 2863019 B1 EP2863019 B1 EP 2863019B1
Authority
EP
European Patent Office
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turbine
annular
ring
seal arrangement
circumferential surface
Prior art date
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Active
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EP13189280.4A
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English (en)
French (fr)
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EP2863019A1 (de
Inventor
Ralf Dr. Bell
Isabell Böer
Giuseppe Gaio
Raimund Heinze
Markus Legenbauer
Damian Razowski
Thomas Riedel
Stanislaw Ruda
Ralf Ziwes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
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Priority to IN2686DE2014 priority patent/IN2014DE02686A/en
Priority to US14/514,871 priority patent/US10125626B2/en
Priority to JP2014212408A priority patent/JP2015108372A/ja
Priority to CN201410558534.6A priority patent/CN104564171B/zh
Publication of EP2863019A1 publication Critical patent/EP2863019A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/80—Repairing, retrofitting or upgrading methods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/55—Seals
    • F05D2240/57—Leaf seals

Definitions

  • the present invention relates to a sealing arrangement for sealing an annular gap present between a high-pressure steam space and an adjacently arranged low-pressure steam space, which is defined between two turbine housings divided into two housing halves, wherein the sealing arrangement has a segmented and annularly formed sealing element which, in the intended condition, is located between the two extends two turbine housings and engages with at least one of its radial end portions in an annular receiving groove.
  • the present invention relates to the use of such a sealing arrangement for sealing an existing between a high-pressure steam space and an adjacent low-pressure steam chamber of a turbine annular gap, a turbine with at least two each divided into two housing halves turbine housings between them form a high pressure steam space and a low pressure steam space, said Steam chambers are separated by an annular gap defined between the turbine housings, and a method for repairing a worn seal assembly of the aforementioned type.
  • annular sealing elements are used for sealing existing between two adjacent vapor chambers existing annular gaps, which are defined between two each divided into two housing halves turbine housings.
  • the sealing elements usually have an I-shaped cross-section and are divided into two segments in order to assemble them.
  • the opposing radial end portions of the annular sealing elements engage in annular grooves, which are formed opposite each other on the turbine housings or on their respective housing halves.
  • EP2351910 (D1 ) discloses such a sealing arrangement for sealing an annular gap present between a high-pressure steam space and an adjacently arranged low-pressure steam space.
  • the sealing elements and in particular the annular grooves are subject to wear during turbine operation by steam erosion and by mechanical loads.
  • the present invention provides a seal assembly of the type mentioned above, which is characterized in that the seal assembly has at least one segmented ring, the first peripheral surface fixed in the intended condition on one of the turbine housing detachably in the region of the annular gap and its opposite second peripheral surface is provided either with the annular receiving groove or in one-piece construction with the radially projecting annular sealing element.
  • the main advantage of the sealing arrangement according to the invention is that in a major overhaul, for example after 100,000 operating hours, not only the sealing element but also the at least one segmented ring can be completely replaced. Accordingly, an inspection, an inspection of the wear as well as complex repair work can be dispensed with. In addition, a targeted, predictable and cost-effective replacement solution is also possible for the second revision interval, which is beneficial to the planning reliability with respect to the effort to be operated and also the downtime.
  • the sealing arrangement comprises a first ring whose first peripheral surface is fastened in the intended state to one of the turbine housing detachably in the region of the annular gap and its opposite second peripheral surface is provided with the annular receiving groove, and a second ring whose first peripheral surface fixed in the intended condition on the other turbine housing releasably secured in the region of the annular gap relative to the first ring and its opposite second peripheral surface is provided with an annular receiving groove, wherein the sealing element is formed as a separate component and engages in the intended condition in the annular grooves of both rings.
  • the seal assembly in this variant comprises a three-part structure with two segmented rings, which serve on the one hand for attachment to the turbine housings and on the other define the annular grooves, and a trained as a separate component sealing element which engages in the intended condition in the two grooves ,
  • the sealing arrangement comprises a first ring whose first peripheral surface is fastened in the intended state to one of the turbine housing detachably in the region of the annular gap and its opposite second peripheral surface is provided with an annular receiving groove, and a second ring whose first peripheral surface fixed in the intended state to the other turbine housing releasably secured in the region of the annular gap relative to the first ring and the opposite second peripheral surface is formed with the radially projecting annular sealing element, wherein the integrally formed with the second ring sealing element in the intended condition in the annular receiving groove of the first ring attacks.
  • the seal assembly thus comprises only two components each formed segmented, namely a first ring with one piece trained and radially projecting sealing element and a second ring which defines the annular receiving groove into which the sealing element engages in the intended condition.
  • the ring or rings are made of steel.
  • the sealing element in the region of its free end on a rounded and widened trained end portion which engages in the intended state in the associated annular receiving groove. Thanks to the rounding a good fit of the sealing element is ensured in the associated annular receiving groove. If the sealing element is a separate component, correspondingly formed end sections can, of course, be provided at both free ends of the sealing element.
  • the end portion is formed in cross-section substantially oval. Particularly good results were achieved with this mold.
  • the present invention further relates to the use of a sealing arrangement according to the invention for sealing an existing between a high-pressure steam space and an adjacent low pressure steam space of a turbine annular gap which is defined between two each divided into two housing halves turbine housings of the turbine.
  • the present invention provides for solving the object mentioned a turbine with at least two divided into two housing halves turbine housings, which form a high-pressure steam space and a low-pressure steam space between them, wherein the steam chambers are separated by an annular gap defined between the turbine housings, by a seal assembly according to the invention is sealed.
  • the turbine according to one embodiment of the present invention is a low-pressure turbine.
  • the present invention provides a method for repairing a worn seal assembly of a turbine according to the invention in which the worn seal assembly is completely replaced by a new seal assembly, in particular as part of a major overhaul of the turbine.
  • FIG. 1 shows a turbine 1, which is a low-pressure steam turbine.
  • the turbine 1 comprises a rotor 3 provided with blades 2, which is mounted at its free ends by means of corresponding bearings 4 and 5.
  • steam flows in the direction of the arrow 6 into an inlet 7 in the blading of the rotor 3 and exits through an outlet 8 from this again.
  • the turbine 1 is surrounded by an outer housing 9.
  • an outer inner housing 10 and an inner inner housing 11 are provided, which are each divided into two housing halves, in this case each in an upper housing half and in a lower housing half.
  • the inner housings 10 and 11 define between them a high-pressure steam space 12 and a low-pressure steam space 13 which are separated from one another by an annular gap 14 remaining between the outer inner housing 10 and the inner inner housing 11.
  • This annular gap 14 is sealed by a sealing arrangement according to the invention, as described below with reference to FIGS FIGS. 2 to 5 is explained in more detail.
  • FIG. 2 shows a first variant of a seal assembly 15 according to the present invention.
  • the sealing arrangement 15 comprises a segmented first ring 16, the outer peripheral surface 17 of which is detachably fastened to the outer inner housing 10 in the region of the annular gap 14 and whose opposite inner peripheral surface 18 is provided with an annular receiving groove 19.
  • the sealing arrangement 15 comprises a segmented second ring 20, whose inner peripheral surface 21 releasably secured to the inner inner housing 11 in the region of the annular gap 14 relative to the first ring 16 and the opposite outer peripheral surface 22 is provided with an annular receiving groove 23, wherein the receiving grooves 19 and 23 of the rings 16 and 20 radially are arranged opposite each other.
  • the sealing arrangement 15 comprises an annular segmented sealing element 24 which is formed as a separate component.
  • the sealing element 24 has an essentially I-shaped cross section, wherein it is provided at its two free ends with rounded and widened end portions 25 which have a substantially oval cross section. With these end portions 25, the sealing element 24 engages in the formed on the rings 16 and 20 receiving grooves 19 and 23rd
  • FIG. 3 shows a further variant of a sealing arrangement according to the invention 26.
  • the seal assembly 26 comprises a segmented first ring made of metal 27.
  • the outer peripheral surface 28 of the first ring 27 is detachably secured to the outer inner housing 10 in the region of the annular gap 14, and the opposite inner peripheral surface 29 of the first Ring 27 is provided with an annular receiving groove 30.
  • the seal assembly 26 includes a segmented second ring 31, which is also made of metal.
  • the inner circumferential surface 32 of the second ring 31 is detachably secured to the inner inner housing 11 opposite to the first ring 27, and the opposite outer peripheral surface 33 of the second ring 31 is provided with an annular receiving groove 34, the receiving grooves 30 and 34 of the rings 27 and 31 radially are arranged opposite each other.
  • the rings 27 and 31 are respectively received in annular recesses 35 and 36 of the inner housing 10 and 11, so that formed by the recesses 35 and 36, each radially projecting projections 37 and 38 of the inner housing 10 and 11 axial stops for the rings 27 and 31 form. In this way a better grip of the rings 27 and 31 on the inner housings 10 and 11 is ensured.
  • the rings 27 and 31 each comprise a support bar 39, 40 and a sealing strip 41, 42 projecting as annular shoulders axially in the direction of the projections 37 and 38 and are radially spaced from each other, wherein the sealing strips 41, 42 protrude slightly further than the associated support strips 39, 40.
  • the fixation of the rings 27 and 31 in the corresponding recesses 35, 36 can be done for example by means of fastening screws which are distributed along the circumference of the rings 27, 31 and in the axial direction between the respective support bar 39, 40 and sealing strip 41, 42 extend through the rings 27, 31 and in corresponding threaded holes (not shown) of the projections 37, 38 are screwed.
  • the sealing arrangement 26 according to the second variant also has a sealing element, the structure of which essentially corresponds to the sealing element of FIG. 2 corresponds to the first variant shown, which is why it is also designated by the reference numeral 24 and will not be described again.
  • the sealing element 24 engages with its end portions 25 in the receiving grooves 30 and 34 of the rings 27 and 31st
  • FIG. 4 shows a seal assembly 43 according to a third variant of the present invention.
  • the seal assembly 43 includes a segmented ring 44, the inner peripheral surface 45 of which is detachably secured to the inner inner housing 11 in the region of the annular gap 14, and from the opposite outer peripheral surface 46 an annular sealing member 47 projects radially, which is formed integrally with the ring 44.
  • the sealing element 47 has, in the region of its free end, a rounded and widened end section 48, which has a substantially oval cross-section.
  • the sealing arrangement 43 comprises a receiving groove 49, in which the end portion 48 of the sealing element 47 engages, wherein the receiving groove 49 is introduced in this variant in the outer inner housing 10.
  • FIG. 5 shows a seal assembly 50 according to a fourth variant of the present invention.
  • the sealing arrangement 50 comprises a segmented first ring 51, the outer circumferential surface 52 of which is fastened detachably to the outer inner housing 10 in the region of the annular gap 14 and whose opposite inner circumferential surface 53 is provided with an annular receiving groove 54.
  • the seal assembly 50 has a segmented second ring 55, the inner peripheral surface 56 is releasably secured to the inner inner housing 11 and protrudes from the outer peripheral surface 57 a radially projecting annular seal member 58 which is integrally formed with the second ring 55.
  • the sealing element 58 has a rounded and widened end portion 59 with an oval cross-section, which engages in the receiving groove 54 of the first ring 51.
  • All rings and sealing elements of the four variants described above are preferably divided in the middle into two segments and made of steel.
  • the releasable attachment of the respective rings to the associated inner housings can be done using press fits, mounting screws or the like. Even if the FIGS. 2 to 5 only on the in FIG. 1 It should be clear that also further annular gaps of the turbine 1 can be sealed with corresponding sealing arrangements according to the invention.
  • An essential advantage associated with the seal assemblies 15, 26, 43 and 50 according to the invention is that their individual components can be partially or completely replaced by new components as part of a revision depending on the chosen variant, whereby inspection, inspection and Repair of the seal assemblies completely or completely omitted. In this way costs can be reduced. In addition, the replacement of components compared to their testing and repair of planning reliability in terms of effort and downtime benefits.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines zwischen einem Hochdruckdampfraum und einem benachbart angeordneten Niederdruckdampfraum vorhandenen Ringspaltes, der zwischen zwei jeweils in zwei Gehäusehälften unterteilten Turbinengehäusen definiert ist, wobei die Dichtungsanordnung ein segmentiert und ringförmig ausgebildetes Dichtungselement aufweist, das sich im bestimmungsgemäßen Zustand zwischen den beiden Turbinengehäusen erstreckt und mit zumindest einem seiner radialen Endbereiche in eine ringförmige Aufnahmenut greift. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer solchen Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines zwischen einem Hochdruckdampfraum und einem benachbart angeordneten Niederdruckdampfraum einer Turbine vorhandenen Ringspaltes, eine Turbine mit zumindest zwei jeweils in zwei Gehäusehälften unterteilten Turbinengehäusen, die zwischen sich einen Hochdruckdampfraum und einen Niederdruckdampfraum bilden, wobei die Dampfräume durch einen zwischen den Turbinengehäusen definierten Ringspalt voneinander getrennt sind, und ein Verfahren zur Reparatur einer verschlissenen Dichtungsanordnung der zuvor genannten Art.
  • In Dampfturbinen werden normalerweise ringförmig ausgebildete Dichtungselemente zur Abdichtung von zwischen zwei benachbart zueinander angeordneten Dampfräumen vorhandenen Ringspalten eingesetzt, die zwischen zwei jeweils in zwei Gehäusehälften unterteilten Turbinengehäusen definiert sind. Die Dichtungselemente weisen normalerweise einen I-förmigen Querschnitt auf und sind in zwei Segmente unterteilt, um diese montieren zu können. Im bestimmungsgemäß angeordneten Zustand greifen die einander gegenüberliegenden radialen Endbereiche der ringförmigen Dichtungselemente in ringförmige Aufnahmenuten, die einander gegenüberliegend an den Turbinengehäusen bzw. an deren jeweiligen Gehäusehälften ausgebildet sind. EP2351910 (D1 ) offenbart eine solche Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines zwischen einem Hochdruckdampfraum und einem benachbart angeordneten Niederdruckdampfraum vorhandenen Ringspaltes. Die Dichtungselemente und insbesondere die ringförmigen Aufnahmenuten unterliegen während des Turbinenbetriebs Verschleißerscheinungen durch Dampferosion und durch mechanische Belastungen. Die Reparatur der Dichtungselemente ist wirtschaftlich nicht möglich, weshalb diese ausgetauscht werden müssen. Die Instandsetzung der ringförmigen Aufnahmenuten ist mit erheblichem Aufwand verbunden, womit hohe Kosten einhergehen. Dieser Aufwand lässt sich auch nur schwerlich reduzieren, da im Vorfeld nicht exakt bestimmt werden kann, an welcher Stelle Reparaturen erforderlich sein werden. Eine bekannte Möglichkeit, dem Verschleiß durch Erosion entgegenzuwirken, besteht darin, eine entsprechende Materialauswahl zu treffen. Diese ist allerdings ebenfalls mit sehr hohen Kosten verbunden.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen alternativen Aufbau aufweist, preiswert herzustellen und problemlos zu warten ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Dichtungsanordnung der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Dichtungsanordnung wenigstens einen segmentierten Ring aufweist, dessen erste Umfangsfläche im bestimmungsgemäßen Zustand an einem der Turbinengehäuse lösbar im Bereich des Ringspalts befestigt und dessen gegenüberliegende zweite Umfangsfläche entweder mit der ringförmigen Aufnahmenut oder in einteiliger Ausbildung mit dem radial vorstehenden ringförmigen Dichtungselement versehen ist. Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung besteht darin, dass bei einer Großrevision, beispielsweise nach 100.000 Betriebsstunden, nicht nur das Dichtungselement sondern auch der wenigstens eine segmentierte Ring vollständig ausgetauscht werden kann. Entsprechend kann auf eine Inspektion, eine Begutachtung des Verschleißes sowie auf aufwendige Instandsetzungsarbeiten verzichtet werden. Darüber hinaus ist auch für das zweite Revisionsintervall eine gezielte, planbare und kostengünstige Austauschlösung möglich, was der Planungssicherheit bezüglich des zu betreibenden Aufwands und auch der Stillstandszeiten zuträglich ist.
  • Gemäß einer ersten Variante der vorliegenden Erfindung umfasst die Dichtungsanordnung einen ersten Ring, dessen erste Umfangsfläche im bestimmungsgemäßen Zustand an einem der Turbinengehäuse lösbar im Bereich des Ringspalts befestigt und dessen gegenüberliegende zweite Umfangsfläche mit der ringförmigen Aufnahmenut versehen ist, und einen zweiten Ring, dessen erste Umfangsfläche im bestimmungsgemäßen Zustand an dem anderen Turbinengehäuse lösbar im Bereich des Ringspalts gegenüber dem ersten Ring befestigt und dessen gegenüberliegende zweite Umfangsfläche mit einer ringförmigen Aufnahmenut versehen ist, wobei das Dichtungselement als separates Bauteil ausgebildet ist und im bestimmungsgemäßen Zustand in die ringförmigen Aufnahmenuten beider Ringe greift. Mit anderen Worten umfasst die Dichtungsanordnung bei dieser Variante einen dreiteiligen Aufbau mit zwei segmentierten Ringen, die einerseits zur Befestigung an den Turbinengehäusen dienen und andererseits die ringförmigen Aufnahmenuten definieren, und einem als separates Bauteil ausgebildeten Dichtungselement, das im bestimmungsgemäß angeordneten Zustand in die beiden Aufnahmenuten greift.
  • Gemäß einer zweiten Variante der vorliegenden Erfindung umfasst die Dichtungsanordnung einen ersten Ring, dessen erste Umfangsfläche im bestimmungsgemäßen Zustand an einem der Turbinengehäuse lösbar im Bereich des Ringspalts befestigt und dessen gegenüberliegende zweite Umfangsfläche mit einer ringförmigen Aufnahmenut versehen ist, und einen zweiten Ring, dessen erste Umfangsfläche im bestimmungsgemäßen Zustand an dem anderen Turbinengehäuse lösbar im Bereich des Ringspalts gegenüber dem ersten Ring befestigt und dessen gegenüberliegende zweite Umfangsfläche mit dem radial vorstehenden ringförmigen Dichtungselement ausgebildet ist, wobei das einteilig mit dem zweiten Ring ausgebildete Dichtungselement im bestimmungsgemäßen Zustand in die ringförmige Aufnahmenut des ersten Ringes greift. Bei dieser zweiten Variante umfasst die Dichtungsanordnung also lediglich zwei jeweils segmentiert ausgebildete Bauteile, und zwar einen ersten Ring mit einteilig ausgebildetem und radial vorstehenden Dichtungselement und einen zweiten Ring, der die ringförmige Aufnahmenut definiert, in die das Dichtungselement im bestimmungsgemäßen Zustand greift.
  • Bevorzugt ist der Ring bzw. sind die Ringe aus Stahl hergestellt. Gleiches gilt für das Dichtungselement. Aufgrund der Tatsache, dass die jeweiligen Komponenten im Revisionsfall einfach durch neue Komponenten ausgetauscht werden, ist es möglich, kostengünstige Materialien zu verwenden, wie beispielsweise P265GH oder 16Mo3, wodurch sich ein kostengünstiger Aufbau der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ergibt.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Dichtungselement im Bereich seines freien Endes einen abgerundet und verbreitert ausgebildeten Endabschnitt auf, der im bestimmungsgemäßen Zustand in die zugeordnete ringförmige Aufnahmenut greift. Dank der Rundung wird ein guter Sitz des Dichtungselements in der zugeordneten ringförmigen Aufnahmenut gewährleistet. Handelt es sich bei dem Dichtungselement um ein separates Bauteil, so können entsprechend ausgebildete Endabschnitte natürlich an beiden freien Enden des Dichtungselements vorgesehen sein.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Endabschnitt im Querschnitt betrachtet im Wesentlichen oval ausgebildet. Mit dieser Form wurden besonders gute Ergebnisse erzielt.
  • Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe betrifft die vorliegende Erfindung ferner die Verwendung einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines zwischen einem Hochdruckdampfraum und einem benachbart angeordneten Niederdruckdampfraum einer Turbine vorhandenen Ringspaltes, der zwischen zwei jeweils in zwei Gehäusehälften unterteilten Turbinengehäusen der Turbine definiert ist.
  • Darüber hinaus schafft die vorliegende Erfindung zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe eine Turbine mit zumindest zwei jeweils in zwei Gehäusehälften unterteilten Turbinengehäusen, die zwischen sich einen Hochdruckdampfraum und einen Niederdruckdampfraum bilden, wobei die Dampfräume durch einen zwischen den Turbinengehäusen definierten Ringspalt voneinander getrennt sind, der durch eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung abgedichtet ist.
  • Bei der Turbine handelt es sich gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung um eine Niederdruckturbine.
  • Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Reparatur einer verschlissenen Dichtungsanordnung einer erfindungsgemäßen Turbine, bei dem die verschlissene Dichtungsanordnung vollständig durch eine neue Dichtungsanordnung ausgetauscht wird, insbesondere im Rahmen einer Großrevision der Turbine.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist
    • Figur 1 eine Längsschnittansicht einer Niederdruckturbine;
    • Figur 2 eine vergrößerte Ansicht des in Figur 1 mit dem Bezugszeichen II gekennzeichneten Ausschnitts, die eine erste Variante einer Dichtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • Figur 3 eine vergrößerte Ansicht des in Figur 1 mit dem Bezugszeichen II versehenen Ausschnitts, die eine zweite Variante einer Dichtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • Figur 4 eine vergrößerte Ansicht des in Figur 1 mit dem Bezugszeichen II gekennzeichneten Ausschnitts, die eine dritte Variante einer Dichtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
    • Figur 5 eine vergrößerte Ansicht des in Figur 1 mit dem Bezugszeichen II gekennzeichneten Ausschnitts, die eine vierte Variante einer Dichtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Gleiche Bezugsziffern beziehen sich nachfolgend auf gleiche oder gleichartig ausgebildete Bauteile.
  • Figur 1 zeigt eine Turbine 1, bei der es sich um eine Niederdruckdampfturbine handelt. Die Turbine 1 umfasst einen mit Schaufeln 2 versehenen Läufer 3, der an seinen freien Enden mithilfe entsprechender Lager 4 und 5 gelagert ist. Während des Betriebs der Turbine 1 strömt Dampf in Richtung des Pfeils 6 in einen Einlass 7 in die Beschaufelung des Läufers 3 ein und tritt durch einen Auslass 8 wieder aus dieser aus. Die Turbine 1 ist von einem Außengehäuse 9 umgeben. Innerhalb des Außengehäuses 9 sind ein äußeres Innengehäuse 10 und ein inneres Innengehäuse 11 vorgesehen, die jeweils in zwei Gehäusehälften unterteilt sind, vorliegend jeweils in eine obere Gehäusehälfte und in eine untere Gehäusehälfte. Die Innengehäuse 10 und 11 definieren zwischen sich einen Hochdruckdampfraum 12 und einen Niederdruckdampfraum 13, die durch einen zwischen dem äußeren Innengehäuse 10 und dem inneren Innengehäuse 11 verbleibenden Ringspalt 14 voneinander getrennt sind. Dieser Ringspalt 14 ist durch eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung abgedichtet, wie es nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 5 näher erläutert wird.
  • Figur 2 zeigt eine erste Variante einer Dichtungsanordnung 15 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Dichtungsanordnung 15 umfasst einen segmentierten ersten Ring 16, dessen Außenumfangsfläche 17 an dem äußeren Innengehäuse 10 im Bereich des Ringspaltes 14 lösbar befestigt und dessen gegenüberliegende Innenumfangsfläche 18 mit einer ringförmigen Aufnahmenut 19 versehen ist. Ferner umfasst die Dichtungsanordnung 15 einen segmentierten zweiten Ring 20, dessen Innenumfangsfläche 21 an dem inneren Innengehäuse 11 im Bereich des Ringspalts 14 gegenüber dem ersten Ring 16 lösbar befestigt und dessen gegenüberliegende Außenumfangsfläche 22 mit einer ringförmigen Aufnahmenut 23 versehen ist, wobei die Aufnahmenuten 19 und 23 der Ringe 16 und 20 radial einander gegenüber angeordnet sind. Als ein drittes Bauteil umfasst die Dichtungsanordnung 15 ein ringförmiges, segmentiert ausgebildetes Dichtungselement 24, das als separates Bauteil ausgebildet ist. Das Dichtungselement 24 weist im Wesentlichen einen I-förmigen Querschnitt auf, wobei es an seinen beiden freien Enden mit abgerundet und verbreitert ausgebildeten Endabschnitten 25 versehen ist, die einen im Wesentlichen ovalen Querschnitt aufweisen. Mit diesen Endabschnitten 25 greift das Dichtungselement 24 in die an den Ringen 16 und 20 ausgebildeten Aufnahmenuten 19 und 23.
  • Figur 3 zeigt eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung 26. Die Dichtungsanordnung 26 umfasst einen aus Metall hergestellten segmentierten ersten Ring 27. Die Außenumfangsfläche 28 des ersten Ringes 27 ist an dem äußeren Innengehäuse 10 lösbar im Bereich des Ringspalts 14 befestigt, und die gegenüberliegende Innenumfangsfläche 29 des ersten Ringes 27 ist mit einer ringförmigen Aufnahmenut 30 versehen. Ferner umfasst die Dichtungsanordnung 26 einen segmentierten zweiten Ring 31, der ebenfalls aus Metall hergestellt ist. Die Innenumfangsfläche 32 des zweiten Rings 31 ist an dem inneren Innengehäuse 11 gegenüber dem ersten Ring 27 lösbar befestigt, und die gegenüberliegende Außenumfangsfläche 33 des zweiten Ringes 31 ist mit einer ringförmigen Aufnahmenut 34 versehen, wobei die Aufnahmenuten 30 und 34 der Ringe 27 und 31 radial einander gegenüber angeordnet sind. Wie es in Figur 3 dargestellt ist, sind die Ringe 27 und 31 jeweils in ringartig ausgebildeten Aussparungen 35 und 36 der Innengehäuse 10 und 11 aufgenommen, so dass die durch die Aussparungen 35 und 36 gebildeten, jeweils radial vorstehenden Vorsprünge 37 und 38 der Innengehäuse 10 und 11 axiale Anschläge für die Ringe 27 und 31 bilden. Auf diese Weise wird ein besserer Halt der Ringe 27 und 31 an den Innengehäusen 10 und 11 gewährleistet. Genauer gesagt umfassen die Ringe 27 und 31 jeweils eine Stützleiste 39, 40 und eine Dichtleiste 41, 42, die als ringförmige Absätze axial in Richtung der Vorsprünge 37 und 38 vorstehen und radial voneinander beabstandet sind, wobei die Dichtleisten 41, 42 geringfügig weiter vorstehen als die zugeordneten Stützleisten 39, 40. Die Fixierung der Ringe 27 und 31 in den entsprechenden Aussparungen 35, 36 kann beispielsweise mittels Befestigungsschrauben erfolgen, die entlang des Umfangs der Ringe 27, 31 verteilt angeordnet sind und sich in axialer Richtung zwischen der jeweiligen Stützleiste 39, 40 und Dichtleiste 41, 42 durch die Ringe 27, 31 erstrecken und in entsprechende Gewindebohrungen (nicht gezeigt) der Vorsprünge 37, 38 geschraubt sind. Auch die Dichtungsanordnung 26 gemäß der zweiten Variante weist ein Dichtungselement auf, dessen Aufbau im Wesentlichen dem Dichtungselement der in Figur 2 dargestellten ersten Variante entspricht, weshalb es ebenfalls mit der Bezugsziffer 24 bezeichnet ist und nicht erneut beschrieben wird. Das Dichtungselement 24 greift mit seinen Endabschnitten 25 in die Aufnahmenuten 30 und 34 der Ringe 27 und 31.
  • Figur 4 zeigt eine Dichtungsanordnung 43 gemäß einer dritten Variante der vorliegenden Erfindung. Die Dichtungsanordnung 43 umfasst einen segmentierten Ring 44, dessen Innenumfangsfläche 45 an dem inneren Innengehäuse 11 lösbar im Bereich des Ringspalts 14 befestigt ist, und von dessen gegenüberliegender Außenumfangsfläche 46 ein ringförmiges Dichtungselement 47 radial vorsteht, das einteilig mit dem Ring 44 ausgebildet ist. Das Dichtungselement 47 weist im Bereich seines freien Endes einen abgerundeten und verbreitert ausgebildeten Endabschnitt 48 auf, der einen im Wesentlichen ovalen Querschnitt aufweist. Ferner umfasst die Dichtungsanordnung 43 eine Aufnahmenut 49, in die der Endabschnitt 48 des Dichtungselementes 47 greift, wobei die Aufnahmenut 49 bei dieser Variante in das äußere Innengehäuse 10 eingebracht ist.
  • Figur 5 zeigt eine Dichtungsanordnung 50 gemäß einer vierten Variante der vorliegenden Erfindung. Die Dichtungsanordnung 50 umfasst einen segmentierten ersten Ring 51, dessen Außenumfangsfläche 52 im Bereich des Ringspalts 14 lösbar an dem äußeren Innengehäuse 10 befestigt ist und dessen gegenüberliegende Innenumfangsfläche 53 mit einer ringförmigen Aufnahmenut 54 versehen ist. Ferner weist die Dichtungsanordnung 50 einen segmentierten zweiten Ring 55 auf, dessen Innenumfangsfläche 56 lösbar an dem inneren Innengehäuse 11 befestigt ist und von dessen Außenumfangsfläche 57 ein radial vorstehendes ringförmiges Dichtungselement 58 vorsteht, das einteilig mit dem zweiten Ring 55 ausgebildet ist. An seinem freien Ende weist das Dichtungselement 58 einen abgerundeten und verbreitert ausgebildeten Endabschnitt 59 mit ovalem Querschnitt auf, der in die Aufnahmenut 54 des ersten Ringes 51 greift.
  • Sämtliche Ringe und Dichtungselemente der zuvor beschriebenen vier Varianten sind bevorzugt mittig in jeweils zwei Segmente unterteilt und aus Stahl hergestellt. Die lösbare Befestigung der jeweiligen Ringe an den zugehörigen Innengehäusen kann unter Verwendung von Presssitzen, Befestigungsschrauben oder dergleichen erfolgen. Auch wenn sich die Figuren 2 bis 5 jeweils nur auf den in Figur 1 mit dem Bezugszeichen A gekennzeichneten Ausschnitt beziehen, sollte klar sein, dass auch weitere Ringspalte der Turbine 1 mit entsprechenden erfindungsgemäßen Dichtungsanordnungen abgedichtet sein können.
  • Ein wesentlicher Vorteil, der mit den erfindungsgemäßen Dichtungsanordnungen 15, 26, 43 und 50 einhergeht, besteht darin, dass ihre einzelnen Komponenten im Rahmen einer Revision in Abhängigkeit von der gewählten Variante teilweise oder vollständig durch neue Bauteile ausgetauscht werden können, wodurch Inspektion, Begutachtung und Reparatur der Dichtungsanordnungen ganz oder vollständig entfallen. Auf diese Weise können Kosten reduziert werden. Darüber hinaus ist der Austausch von Komponenten gegenüber deren Prüfung und Reparatur der Planungssicherheit bezüglich Aufwand und Stillstandszeiten zuträglich.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er in den Ansprüchen festgelegt ist, zu verlassen.

Claims (11)

  1. Dichtungsanordnung (15; 26; 43; 50) zur Abdichtung eines zwischen einem Hochdruckdampfraum (12) und einem benachbart angeordneten Niederdruckdampfraum (13) vorhandenen Ringspaltes (14), der zwischen zwei jeweils in zwei Gehäusehälften unterteilten Turbinengehäusen (10, 11) definiert ist, wobei die Dichtungsanordnung (15; 26; 43; 50) ein segmentiert und ringförmig ausgebildetes Dichtungselement (24; 47; 58) aufweist, das sich im bestimmungsgemäßen Zustand zwischen den beiden Turbinengehäusen (10, 11) erstreckt und mit zumindest einem seiner radialen Endbereiche in eine ringförmige Aufnahmenut (9, 23; 30, 34; 49; 54) greift, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (15; 26; 43; 50) wenigstens einen segmentierten Ring (16, 20; 27, 31; 44; 51; 55) aufweist, dessen erste Umfangsfläche (17, 21; 28, 32; 42; 49, 53) im bestimmungsgemäßen Zustand an einem der Turbinengehäuse (10, 11) lösbar im Bereich des Ringspalts (14) befestigt ist, und dessen gegenüberliegende zweite Umfangsfläche (18, 22; 29, 33; 43; 53, 57) entweder mit der ringförmigen Aufnahmenut (9, 23; 30, 34; 54) oder in einteiliger Ausbildung mit dem radial vorstehenden ringförmigen Dichtungselement (44; 58) versehen ist.
  2. Dichtungsanordnung (15; 26) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    diese einen ersten Ring (16; 27), dessen erste Umfangsfläche (17; 28) im bestimmungsgemäßen Zustand an einem der Turbinengehäuse (10) lösbar im Bereich des Ringspalts (14) befestigt und dessen gegenüberliegende zweite Umfangsfläche (18; 29) mit der ringförmigen Aufnahmenut (19; 30) versehen ist, und einen zweiten Ring (20; 31) aufweist, dessen erste Umfangsfläche (21; 32) im bestimmungsgemäßen Zustand an dem anderen Turbinengehäuse (11) lösbar im Bereich des Ringspalts (14) gegenüber dem ersten Ring (16; 27) befestigt und dessen gegenüberliegende zweite Umfangsfläche (22; 33) mit einer ringförmigen Aufnahmenut (19; 30) versehen ist, wobei das Dichtungselement (24) als separates Bauteil ausgebildet ist und im bestimmungsgemäßen Zustand in die ringförmigen Aufnahmenuten (19; 30) beider Ringe (16, 20; 27, 31) greift.
  3. Dichtungsanordnung (50) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    diese einen ersten Ring (51), dessen erste Umfangsfläche (52) im bestimmungsgemäßen Zustand an einem der Turbinengehäuse (10) lösbar im Bereich des Ringspalts (14) befestigt und dessen gegenüberliegende zweite Umfangsfläche (53) mit einer ringförmigen Aufnahmenut (54) versehen ist, und einen zweiten Ring (55) aufweist, dessen erste Umfangsfläche (56) im bestimmungsgemäßen Zustand an dem anderen Turbinengehäuse (11) lösbar im Bereich des Ringspalts (14) gegenüber dem ersten Ring (51) befestigt und dessen gegenüberliegende zweite Umfangsfläche (57) mit dem radial vorstehenden ringförmigen Dichtungselement (58) ausgebildet ist, wobei das einteilig mit dem zweiten Ring (55) ausgebildete Dichtungselement (58) im bestimmungsgemäßen Zustand in die ringförmige Aufnahmenut (54) des ersten Ringes (51) greift.
  4. Dichtungsanordnung (15; 26; 43; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der wenigstens eine Ring (16, 20; 27, 31; 44; 51, 55) aus Stahl hergestellt ist.
  5. Dichtungsanordnung (15; 26; 43; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Dichtungselement (24; 47; 58) aus Stahl hergestellt ist.
  6. Dichtungsanordnung (15; 26; 43; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Dichtungselement (24; 47; 58) im Bereich seines freien Endes einen abgerundet und verbreitert ausgebildeten Endabschnitt (25; 48; 59) aufweist.
  7. Dichtungsanordnung (15; 26; 43; 50) nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Endabschnitt (25; 48; 59) im Querschnitt betrachtet im Wesentlichen oval ausgebildet ist.
  8. Verwendung einer Dichtungsanordnung (15; 26; 43; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Abdichtung eines zwischen einem Hochdruckdampfraum (12) und einem benachbart angeordneten Niederdruckdampfraum (13) einer Turbine (1) vorhandenen Ringspaltes (14), der zwischen zwei jeweils in zwei Gehäusehälften unterteilten Turbinengehäusen (10, 11) der Turbine (1) definiert ist.
  9. Turbine (1) mit zumindest zwei jeweils in zwei Gehäusehälften unterteilten Turbinengehäusen (10, 11), die zwischen sich einen Hochdruckdampfraum (12) und einen Niederdruckdampfraum (13) bilden, wobei die Dampfräume (12, 13) durch einen zwischen den Turbinengehäusen (10, 11) definierten Ringspalt (14) voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (14) durch eine Dichtungsanordnung (15; 26; 43; 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 abgedichtet ist.
  10. Turbine (1) nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    diese eine Niederdruckturbine ist.
  11. Verfahren zur Reparatur einer verschlissenen Dichtungsanordnung (15; 26; 43; 50) einer Turbine (1) nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die verschlissene Dichtungsanordnung (15; 26; 43; 50) vollständig durch eine neue Dichtungsanordnung (15; 26; 43; 50) ausgetauscht wird.
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