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Hintergrund der Erfindung
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Feld der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbine, die mit einer Abdichtstruktur versehen ist, die Verbrennungsgas oder ein Kühlmedium davon abhält, zwischen den Rotorscheiben der Gasturbine zu entweichen.
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Beschreibung des Stands der Technik
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US 6,315,301 B beschreibt eine Dichtvorrichtung für Rotationsmaschinen mit einer Dichtungsanordnung. Die Dichtungsanordnung weist eine Außenseiten-Abdichtplatte und eine Innenseiten-Abdichtplatte auf, die mittels eines Verriegelungsstiftes integriert und fest aneinander befestigt sind.
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DE 697 26 533 T2 betrifft eine Verdrehsicherung für einen Dichtring mit variablem Radialspalt. Hierbei ist eine vielstufige Labyrinth-Dichtung, die mehrere Dichtungsringe aufweist, um eine Turbinenwelle herum angeordnet. Jeder Dichtungsring ist aus einer ringförmigen Anordnung von mehreren bogenförmigen Dichtungssegmenten gebildet. Obere und untere Enden der Seitensegmente sind in Verbindung mit oberen und unteren Gehäusen des Mantels. Um die unteren Seitensegmente gegen Umfangsverschiebung unter Schwerkräften zu stützen, wenn sie in ihren offenen Stellungen relativ zu der Drehkomponente sind, ist die äußere Fläche von dem Segment mit einer ebenen Fläche und einer Vertiefung versehen. Zusätzlich ist eine Vertiefung entlang der Innenfläche von der stationären Komponente neben der Mittellinie von den Gehäusen ausgebildet, und diese Vertiefung bildet einen Anschlag oder einen Absatz. Ein Stützteil greift zwischen dem Segment und dem unteren Gehäuse der stationären Komponente an. Das Stützteil stützt die Gesamtheit der Segmente gegen eine Umfangsverschiebung nach unten in der Vertiefung entlang gegenüberliegenden Seiten des unteren Gehäuses.
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Ein genereller Aufbau einer Gasturbine ist in 8 gezeigt. Die Gasturbine komprimiert Luft in einem Kompressor 51 und führt die komprimierte Luft anschließend zu einem Verbrenner 52. Der Verbrenner 52 erzeugt durch Zuführen von Brennstoffen zur komprimierten Luft ein Verbrennungsgas und führt das erzeugte Verbrennungsgas einer Turbine 53 zu. Die Turbine 53 dreht sich durch das Verbrennungsgas und elektrische Energie wird von einem Generator 54 erzeugt.
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Um die Effizienz einer Gasturbine zu erhöhen ist es notwendig, ein Verbrennungsgas mit höherer Temperatur zu erzeugen. Daher wird ein Kühlmittel so wie Kühlluft oder ein Kühldampf oder dergleichen zum Zwecke der Abkühlung von rotierenden und stationären Klingen verwendet. Beispielshaft wird im Anschluss ein Fall beschrieben, bei dem ein Teil der komprimierten Luft aus dem Kompressor 51 als Kühlmedium verwendet wird.
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9 ist eine Querschnittsansicht, die das Innere der Turbine 53 zeigt. Die Turbine 53 ist mit einem Rotor versehen, der eine Vielzahl von Rotorscheiben 60 aufweist, die um eine Rotorachse 58 installiert sind. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Abdichtaufbaus benachbarter Rotorscheiben 60, die einander gegenüberstehen, zeigt. Die benachbarten Rotorscheiben 60 weisen einen Überhangabschnitt 3 (manchmal „Scheibenboden” bezeichnet) auf, welcher an deren einander gegenüberstehenden Oberflächen ausgebildet sind. Die Überhangabschnitte 3 sind in der Form eines Rings um die Rotorachse 58 ausgebildet, die so hervorstehen, dass sie einander gegenüberstehen.
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Die einander an der Kante der Überhangabschnitte 3 gegenüberstehenden Oberflächen weisen einen umfänglich ausgebildeten Nutabschnitt 4 auf. Eine ringförmige Abdichtplatten-Anordnung 71 ist umfänglich in die Nutabschnitte 4 eingeführt. Wenn sich die Rotorscheiben 60 drehen, wird die Abdichtplatten-Anordnung 71 aufgrund der Zentrifugalkraft in radialer Richtung der Nutabschnitte 4 nach außen gedrückt.
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Als Ergebnis dessen werden die inneren Oberflächen der Nutabschnitte 4 und die äußere Oberfläche der Abdichtplatten-Anordnung 71 fest aneinander angebracht. Infolgedessen wird, wie dies in 9 gezeigt wird, eine in das Innere des Rotors eingeführte Kühlluft 57 davon abgehalten, aus den Gaswegen 55 der Turbine 53 herauszuströmen. Darüber hinaus wird das aus dem Verbrenner 52 einströmende und durch die Gaswege 55 hindurchtretende Verbrennungsgas davon abgehalten, in das Innere des Rotors einzuströmen.
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Ein konkreter Aufbau einer solchen Abdichtplatten-Anordnung
71, wie sie oben beschrieben wurde, ist in der offengelegten
japanischen Patentanmeldung Nr. H11-247999 offenbart.
11 und
12 sind eine perspektivische Ansicht sowie eine Querschnittsansicht, die jeweils die Abdichtplatten-Anordnung
71 zeigen. Die Abdichtplatten-Anordnung
71 besteht aus zweilagigen Abdichtplatten, die eine äußere Abdichtplatte
74 und eine innere Abdichtplatte
75 sowie eine Blattfeder
72 beinhalten. Ein Verriegelungsstift
73 ist fest durch Anschweißen an der äußeren Abdichtplatte
74 fixiert. Die innere Abdichtplatte
75 ist mittels des Verriegelungsstifts
73 fixiert, wodurch eine umfängliche Falschausrichtung zwischen der äußeren Abdichtplatte
74 und der inneren Abdichtplatte
75 verhindert wird.
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Zusätzlich sind die äußere Abdichtplatte 74 und die innere Abdichtplatte 75 umfänglich in eine große Anzahl unterteilt. Eine ringförmige Abdichtplatten-Anordnung 71 ist durch Aufweisen einer Blattfeder 72 aufgebaut, die an der Innenseite der Innen-Abdichtplatte 75 installiert ist. Wie in 10 gezeigt, wird die wie oben beschrieben aufgebaute Abdichtplatten-Anordnung 71 derart in das Innere der Nutabschnitte 4 der Überhangabschnitte 3 eingeführt, dass sie mit den Rotorscheiben 60 zusammengesetzt ist.
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Bei der wie oben beschriebenen konventionellen Abdichtplatten-Anordnung 71 werden die äußere Abdichtplatte 74, die innere Abdichtplatte 75 sowie die Blattfeder 72 durch den Verriegelungsstift 73 von einer gegenseitigen relativen Bewegung abgehalten. Jedoch ist die relative Bewegung in integraler Weise innerhalb der Nutabschnitte 4 möglich, da die Abdichtplatten-Anordnung 71 nicht an den Rotorscheiben 60 fixiert ist.
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Während des gleichmäßigen Betriebs einer Gasturbine werden die Rotorscheiben 60 bei gegebener Geschwindigkeit betrieben. Daher werden die Abdichtplatten-Anordnungen 71 in radialer Richtung der Nutenabschnitte 4 durch die Zentrifugalkraft nach außen gedrückt und führen keine relativen Bewegungen zu den Rotorscheiben 60 aus. Wenn sich die Rotorscheiben 60 bei niedriger Geschwindigkeit drehen, ist die Drückkraft aufgrund der Zentrifugalkraft klein, was bewirkt, dass eine Loslösung eintritt, da die Abdichtplatten-Anordnungen 71 umfänglich und axial innerhalb der Nutenabschnitte 4 relative Bewegungen ausführen. Als Ergebnis hiervon entsteht ein Problem, dass die Abdichtplatten-Anordnungen 71 abgerieben oder im Laufe der Zeit beschädigt werden, was von Zeit zu Zeit einen Ersatz erfordert.
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Darüber hinaus weist die Abdichtplatten-Anordnung 71 die durch den Verriegelungsstift 73, der fest durch Verschweißen an der Außen-Abdichtplatte 74 fixiert ist, eine mit der Außen-Abdichtplatte 74 integrierte Innen-Abdichtplatte 75 auf. Daher ist es, um die Abdichtplatten-Anordnungen 71 während periodisch durchgeführter Inspektionen zu ersetzen notwendig, den Haupt-Gasturbinen-Korpus zurück zur Fabrik zu bringen, um die Turbine auseinander zu bauen. Als Ergebnis hiervon steigen die Kosten einer periodischen Überholungs-Inspektion an und die geplante Stillstandszeit der Einheit wird länger, was ein Problem dahingehend bewirkt, dass die Instandhaltungskosten weiter ansteigen werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, derartige Probleme, wie sie oben beschrieben wurden, zu lösen, wobei die vorliegende Erfindung sich zum Ziel setzt, die Ersatz-Frequenz der Abdichtplatten-Anordnungen zu reduzieren und eine Gasturbine zur Verfügung zu stellen, die Abdichtplatten-Anordnungen aufweist, die leicht am Ort ersetzt werden können.
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Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, umfasst eine Gasturbine gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung:
eine Vielzahl von Rotorscheiben, die Überhangabschnitte aufweisen, die ringförmig um eine Rotorachse ausgebildet sind und gegenseitig benachbarten Rotorscheiben gegenüberstehen, sowie Nutabschnitte, die umfänglich auf Oberflächen der Überhangabschnitte, die einander gegenüberstehen, ausgebildet sind;
eine Abdicht-Struktur, die in den Nutabschnitten vorgesehen ist und ringförmig ausgebildet ist;
wobei die Abdichtstruktur umfasst:
Scheiben-Eingriffsabschnitte, die an den Überhangabschnitten vorgesehen sind;
eine Abdichtplatten-Anordnung, die eine Vielzahl von ringförmigen Abdichtplatten beinhaltet, die gegenseitig aneinander stoßen, sowie Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte, die an den Abdichtplatten in einer Form von Löchern vorgesehen sind; und
Rückhalteelemente, die mit den Abdichtplatten-Eingriffsabschnitten in Eingriff stehen und unbefestigt in die Scheiben-Eingriffsabschnitte eingefügt sind, um die Abdichtplatten-Anordnung in den Nutabschnitten der angrenzenden Überhangabschnitte lösbar aufzunehmen, ohne an den Überhangabschnitten befestigt zu sein.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Gasturbine bereitgestellt, die aufweist:
eine Vielzahl von Rotorscheiben, die Überhangabschnitte aufweisen, die ringförmig um eine Rotorachse ausgebildet sind und gegenseitig benachbarten Rotorscheiben gegenüberstehen, sowie Nutabschnitte, die umfänglich auf Oberflächen der Überhangabschnitte, die einander gegenüberstehen, ausgebildet sind;
eine Abdicht-Struktur, die in den Nutabschnitten vorgesehen ist und ringförmig ausgebildet ist;
wobei die Abdichtstruktur umfasst:
Scheiben-Eingriffsabschnitte, die an den Überhangabschnitten vorgesehen sind;
eine Abdichtplatten-Anordnung, die eine Vielzahl von ringförmigen Abdichtplatten beinhaltet, die gegenseitig aneinander stoßen, sowie Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte, die an den Abdichtplatten in einer Form von Bögen vorgesehen sind; und
Rückhalteelemente, die mit den Abdichtplatten-Eingriffsabschnitten in Eingriff stehen und in die Scheiben-Eingriffsabschnitte eingefügt sind, um die Abdichtplatten-Anordnung in den Nutabschnitten der angrenzenden Überhangabschnitte lösbar aufzunehmen, ohne an den Überhangabschnitten befestigt zu sein.
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Zusätzlich ist in dem Gasturbinensystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde, der Scheiben-Eingriffsabschnitt derart vorgesehen, dass er darin ein Rückhalteelement einhaust und der Abdichtplatten-Eingriffsabschnitt ist mit einer Abdichtplatten-Anordnung in der Form eines Lochs versehen.
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Darüber hinaus ist in der Gasturbine in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde, der Scheiben-Eingriffsabschnitt am Überhangabschnitt in der Form eines Lochs vorgesehen und der Abdichtplatten-Eingriffsabschnitt ist an der Grenze der Abdichtplatten-Anordnung in der Form eines Bogens vorgesehen.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Abdichtstruktur einer Gasturbine in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2A ist eine Querschnittsansicht aus 1 entlang der Linie A-A.
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2B ist eine Querschnittsansicht aus 1 entlang der Linie B-B.
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2C ist eine Draufsicht, die eine Abdichtstruktur der Gasturbine in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Abdichtplatten-Anordnung der Gasturbine in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Rückhalteelement der Gasturbine in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4B ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein Rückhalteelement der Gasturbine in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Abdichtstruktur einer Gasturbine in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5B ist eine Querschnittsansicht aus 5A entlang der Linie D-D.
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5C ist eine Querschnittsansicht, die ein Rückhalteelement der Gasturbine in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Rückhalteelement der Gasturbine in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Installationszustand eines Rückhalteelements der Gasturbine in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist ein schematisches Diagramm, das den generellen Aufbau einer Gasturbine zeigt.
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9 ist eine Querschnittsansicht, die das Innere einer Turbine einer konventionellen Gasturbine zeigt.
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10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Abdichtstruktur einer konventionellen Gasturbine zeigt.
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11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Abdichtplatten-Anordnung einer konventionellen Gasturbine zeigt.
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12 ist eine Querschnittsansicht, die eine Abdichtplatten-Anordnung einer konventionellen Gasturbine zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nunmehr im Folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen sind Beispiele der vorliegenden Erfindung und nicht dazu geeignet, diese zu beschränken. Eine Abdichtstruktur einer Gasturbine in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung umfasst Überhangabschnitte, die an den Rotorscheiben vorgesehen sind; Nutabschnitte, die an den Überhangabschnitten vorgesehen sind, eine Abdichtplatten-Anordnung, die in die Nutabschnitte eingeführt ist, sowie Rückhalteelemente; wobei eine Abdichtplatten-Anordnung aus einer Außen-Abdichtplatte und einer Innen-Abdichtplatte besteht.
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Zusätzlich sind der Aufbau der Gasturbine in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sowie der Aufbau der Rotorscheiben die gleichen wie in den konventionellen Beispielen, die in den 8 bis 10 gezeigt sind. Daher werden gleiche Symbole für gleiche Abschnitte wie in den 8 bis 10 verwendet und deren detaillierte Beschreibung wird vermieden.
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Abdichtstruktur einer Gasturbine in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform zeigt. 2A und 2B sind Querschnittsansichten aus 1 entlang der Linien A-A bzw. B-B. Zusätzlich ist 2C eine Draufsicht, die die Abdichtstruktur zeigt. Die Abdichtstruktur 1 dichtet benachbarte Rotorscheiben 60 ab und besteht aus Überhangabschnitten 3, Scheiben-Eingriffsabschnitten 5, Nutabschnitten 4, einer Abdichtplatten-Anordnung 2 sowie Rückhalteelementen 6.
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Der Überhangabschnitt 3 ist ringförmig vorgesehen und steht von der Rotorscheibe 60 aus ab. Der Überhangabschnitt 3 ist mit dem Scheiben-Eingriffsabschnitt 5 versehen. Der Nutabschnitt 4 ist ringförmig mit dem Überhangabschnitt 3, der die darin eingeführte Abdichtplatten-Anordnung 2 aufweist, versehen. Der Überhangabschnitt 3 weist ringförmige hervorstehende Abschnitte 8 auf, die an beiden Seiten des Nutabschnitts 4 ausgebildet sind. Eine Position, die dem Überhangabschnitt 3 gegenübersteht, weist einen Überhangabschnitt 3 inklusive eines ähnlichen Nutabschnitts 4, der von einer benachbarten Rotorscheibe 60 aus absteht, auf. Die Abdichtplatten-Anordnungen 2 wird in einem Zustand verwendet, bei dem sie innen in den Nutabschnitten 4, die an den Oberflächen der Überhangabschnitte 3 an beiden einander gegenüberstehenden Seiten vorgesehen sind, eingehaust.
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Der Übhangabschnitt 3 der Rotorscheibe 60 ist mit den Scheiben-Eingriffsabschnitt 5 versehen, der ein Rückhalteelement 6 einhausen kann. Der Scheiben-Eingriffsabschnitt 5 tritt durch den Nutabschnitt 4 hindurch, der am Überhangabschnitt 3 in radialer Richtung des Rotors vorgesehen ist und über eine vorab bestimmte Länge von der Endoberfläche des Überhangabschnitts 3 derart in radialer Richtung des Rotors begrenzt ist, dass er in der Form einer Nut ausgebildet ist. Als Ergebnis dessen ist der Scheiben-Eingriffsabschnitt 5 groß genug für das darin einzuführende Rückhalteelement 6 gefertigt. Zusätzlich ist eine Vielzahl von Scheiben-Eingriffsabschnitten 5 umfänglich in Übereinstimmung mit den Rückhalteelementen 6 vorgesehen. Darüber hinaus kann der Scheiben-Eingriffsabschnitt 5 an beiden Überhangabschnitten 3, die einander gegenüberstehen, vorgesehen sein, oder kann nur an einem Überhangabschnitt 3 vorgesehen sein.
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3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Abdichtplatten-Anordnung 2 zeigt. Die Abdichtplatten-Anordnung 2 weist eine äußere Abdichtplatte 11 sowie eine innere Abdichtplatte 12 auf. Die äußere Abdichtplatte 11 sowie die innere Abdichtplatte 12 sind in integraler Weise an einer Vielzahl von umfänglichen Positionen durch die Rückhalteelemente 6 fest fixiert.
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Die äußere Abdichtplatte 11 sowie die innere Abdichtplatte 12 umfassen eine Vielzahl von Elementen, die umfänglich unterteilt sind und zwischen den Elementen sind Unterteilungsabschnitte 13, die aus Spalten bestehen, vorgesehen. Eine thermische Expansion oder Schrumpfung der äußeren Abdichtplatte 11 sowie der inneren Abdichtplatte 12 kann durch die Unterteilungsabschnitte 13 absorbiert werden. Zusätzlich sind die äußere Abdichtplatte 11 sowie die innere Abdichtplatte 12 umfänglich üblicherweise in zwei oder vier Teile unterteilt, jedoch nicht hierauf beschränkt.
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Darüber hinaus sind die Verteilungsabschnitte 13 der äußeren Abdichtplatte 11 sowie der inneren Abdichtplatte 12 zusammengesetzt und derart verschoben, dass sie gegenseitig umfänglich mit einer Phasendifferenz versehen sind. Daher kann eine Abdichtung auch dann erzielt werden, wenn die Spalte der Unterteilungsabschnitte 13 der äußeren Abdichtplatte 11 aufgrund thermischer Expansion und Schrumpfung etwas größer werden.
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Insbesondere aufgrund einer durch die Rotation der Rotorscheiben 60 erzeugten Zentrifugalkraft sind die sich drehende äußere Abdichtplatte 11 sowie die innere Abdichtplatte 12 fest aneinander angebracht. Daher wird ein von den Unterteilungsabschnitten 13 der äußeren Abdichtplatte 11 austretendes Verbrennungsgas durch die Oberflächen der äußeren Abdichtplatte 11 und die innere Abdichtplatte 12, die fest aneinander angebracht sind, abgedichtet, wodurch die Besorgnis eliminiert wird, dass das Verbrennungsgas in das Innere der Innen-Abdichtplatte 12 eintritt.
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Ähnlich besteht auch dann, wenn die Unterteilungsabschnitte 13 der inneren Abdichtplatte 12 größer werden, keine Besorgnis, dass ein Kühlmedium innerhalb des Rotors von der äußeren Abdichtplatte 13 heraus zum Gas-Durchgang strömt. Dabei besteht keine Beschränkung auf die relative Phasendifferenz (Versatz-Maß) zwischen der äußeren Abdichtplatte 11 und der inneren Abdichtplatte 12, jedoch kann eine optionale Phasendifferenz (Versatz-Maß) so lange angepasst werden, wie die Abdichtung möglich ist. Zusätzlich kann das Rückhalteelement 6 an einem Ort vorgesehen sein oder an einer Vielzahl von Orten für jedes unterteilte Element der äußeren Abdichtplatte 11 sowie der inneren Abdichtplatte 12 vorgesehen sein.
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4A und 4B sind perspektivische Ansichten sowie eine seitliche Querschnittsansicht, die jeweils den Aufbau eines Rückhalteelements 6 zeigen. Das Rückhalteelement 6 umfasst ein Greifelement 15, ein Zwischen-Halteelement 18 sowie einen Verriegelungsbolzen 19. Die äußere Abdichtplatte 11 sowie die innere Abdichtplatte 12 weisen einen Abdichtplatten-Eingriffsabschnitt 7 (siehe 3) auf, der darin eingebohrt ist und der sich in der Form eines Lochs zur Einführung des Verriegelungsbolzens 19 öffnet.
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Das Greifelement 15 ist derart ausgebildet, dass es einen Querschnitt in U-Form aufweist und die äußere Abdichtplatte 11 sowie die innere Abdichtplatte 12 mit zwei Stücken der oberen und unteren Greifabschnitte 16, die einander gegenüberstehen, in Sandwich-Weise umgibt. Die oberen und unteren Greifabschnitte 16 weisen ein Bolzenloch 17 auf, welches hierin ausgeformt ist, um einen Verriegelungsbolzen 19 aufzunehmen. Ein Zwischen-Halteelement 18, welches ein Durchgangsloch aufweist, ist zwischen den oberen und unteren Greifabschnitten 16 vorgesehen und das Zwischen-Halteelement 18 wird in die Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 7 der äußeren Abdichtplatte 11 und der inneren Abdichtplatte 12 eingeführt.
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Zusätzlich wird ein Verriegelungsbolzen 19 von der Innenseite des Rotors durch das Bolzenloch 17 und das Zwischen-Halteelement 18 hindurch eingeführt, um das Rückhalteelement 6 zusammen mit der Abdichtplatten-Anordnung 2 in integrierter Weise zu fixieren. Ebenso weist der Verriegelungsbolzen 19 einen Gewindeabschnitt auf, der an einem Teil von dessen Länge über alles vorgesehen ist, so das durch Drehen des Verriegelungsbolzens 19 die äußere Abdichtplatte 11 sowie die innere Abdichtplatte 12 miteinander festgezogen werden können.
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Darüber hinaus kommen die äußere Abdichtplatte 11 sowie die innere Abdichtplatte 12 nicht direkt in Kontakt mit dem Verriegelungsbolzen 19, da die äußere Abdichtplatte 11 und die innere Abdichtplatte 12 mittels des Zwischen-Halteelements 18 fixiert sind. Daher besteht kein Bedenken, dass der Gewindeabschnitt des Verriegelungsbolzens 19 beschädigt wird, auch wenn die Abdichtplatten-Anordnung gelöst wird.
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Zusätzlich ist eine Bearbeitung der Scheiben-Eingriffsabschnitte 5 am Ort ohne Störung der Maschinengenauigkeit möglich, da die Scheiben-Eingriffsabschnitte 5 an den Kanten der Überhangabschnitte 4 vorgesehen sind. Daher macht eine zusätzliche Bearbeitung am Ort es noch leichter, die Abdichtplatten-Anordnung 2 am Ort zu ersetzen, auch wenn die existierende Turbine nicht mit Scheiben-Eingriffsabschnitten 5 versehen ist.
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In Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Aufbau wird durch Einführen des Verriegelungsbolzens 19 in die Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 7 die Abdichtplatten-Anordnung 2 in integrierter Weise durch die Rückhalteelemente 6 fest fixiert. Zusätzlich greifen die Rückhalteelemente 6 in die Scheiben-Eingriffsabschnitte 5 ein, die an den Überhangabschnitten 3 vorgesehen sind, was die Abdichtplatten-Anordnung 2 an den Überhangabschnitten 3 der Rotorscheiben 60 abgestützt belässt. Daher ist es während der Rotor sich bei niedriger Geschwindigkeit dreht möglich, die Loslösung aufgrund der Bewegungen der Abdichtplatten-Anordnung 2 in axialer und umfänglicher Richtung des Rotors zurückzuhalten. Als Ergebnis dessen kann der Abrieb und die Frequenz des Ersatzes der äußeren Abdichtplatte 11 und der inneren Abdichtplatte 12 reduziert werden.
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Darüber hinaus kann, obwohl die 1 bis 3 dies nicht zeigen, eine vorab erwähnte Blattfeder 72, die in 12 gezeigt ist, weiterhin an der Innenseite der inneren Abdichtplatte 12 einer Abdichtplatten-Anordnung 2 installiert sein. Hierdurch nehmen die äußere Abdichtplatte 11 und die innere Abdichtplatte 12 eine radial nach außen vom Rotor gerichtete Federkraft auf, wodurch die Abdichteffekte zwischen der äußeren Abdichtplatte 11 und der oberen Oberfläche des Nutabschnitts 4 erhöht werden.
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Zusätzlich weist der hervorstehende Abschnitt 8 eines Überhangabschnitts an der Seite des Rotor-Inneren eine Vielzahl von Öffnungen zur Einführung (nicht dargestellt) auf, die umfänglich über eine vorab bestimmte Länge herausgeschnitten sind. Die äußere Abdichtplatte 11 und die innere Abdichtplatte 12 können in die Nutabschnitte 4 durch umfängliches Gleiten von den Öffnungen zur Einführung eingeführt werden.
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Um eine Abdichtplatten-Anordnung 2 zu ersetzen, werden die äußere Abdichtplatte 11 und die innere Abdichtplatte 12 durch Entfernen des Verriegelungsbolzens 19 vom Rückhalteelement 6 auseinander gebaut. Anschließend werden die äußere Abdichtplatte 11 und die innere Abdichtplatte 12 durch einen Spalt zwischen den Überhangabschnitten 3 und durch die Öffnungen für die Einführung herausgenommen.
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Eine neue äußere Abdichtplatte 11 sowie eine neue Abdichtplatte 12 werden einzeln von den Öffnungen zur Einführung in die Nutabschnitte 4 eingeführt. Die äußere Abdichtplatte 11 sowie die innere Abdichtplatte 12 stoßen so an, dass die Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 7, die sich in der Form eines Lochs öffnen, sich treffen und ein Zwischen-Halteelement 18 des Rückhalteelements 6 wird eingeführt und greift in die Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 7 ein.
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Danach werden mit dem in die Scheiben-Eingriffsabschnitte 4 eingreifenden Greifelement 15 des Rückhalteelements 6 die äußere Abdichtplatte 11 und die innere Abdichtplatte 12 in einen Spalt zwischen den Greifabschnitten 16 des Greifelements 15 eingeführt. Danach wird ein Verriegelungsbolzen 19 in das Bolzenloch 17, das am Greifelement 15 vorgesehen ist, von der Innenseite des Rotors eingeschraubt.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden die äußere Abdichtplatte 11 sowie die innere Abdichtplatte 12 durch Anziehen des Verriegelungsbolzens 19 durch das Bolzenloch 17 sowie die Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 7 angezogen und die Abdichtplatten-Anordnung 2 wird innerhalb der Nutabschnitte 4 der Rotorscheiben 16 fixiert. In Übereinstimmung mit einem solchen Aufbau der Abdicht-Struktur 1, wie sie oben beschrieben wurde, ist ein Ersetzen der Abdichtplatten-Anordnung 2 am Ort ohne Auseinanderbauen der Rotorscheiben möglich, was zu einer Reduktion der Instandhaltungskosten einer Gasturbine führt.
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Im Folgenden ist 5A eine perspektivische Ansicht, die eine Abdichtstruktur einer Gasturbine in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Zusätzlich ist 5B eine Querschnittsansicht aus 5A entlang der Linie D-D. Ebenso wie in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Abdichtstruktur 21 Überhangabschnitte 3, die an den Rotorscheiben 60 vorgesehen sind; Nutabschnitte 4, die an den Überhangabschnitten 3 vorgesehen sind; eine Abdichtplatten-Anordnung 22, die in die Nutabschnitte 4 eingeführt sind; sowie Rückhalteelemente 26. Die Abdichtplatten-Anordnung 22 besteht aus einer äußeren Abdichtplatte 31 sowie einer inneren Abdichtplatte 32.
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Die Abdichtplatten-Anordnung 22 ist an der Innenseite der Nutabschnitte 4 vorgesehen, die an den Überhangabschnitten 3 der Rotorscheiben 60 vorgesehen sind (siehe 9), wobei die äußere Abdichtplatte 31 sowie die innere Abdichtplatte 32 aneinander stoßen. Die äußere Abdichtplatte 31 sowie die innere Abdichtplatte 32 sind integral mit dem Rückhalteelement 26 fixiert. Die Anzahl von umfänglichen Unterteilungen der äußeren Abdichtplatte 31 sowie der inneren Abdichtplatte 32 sowie die Positionsbeziehung und dergleichen der Unterteilungsabschnitte 33 der äußeren Abdichtplatte 31 sowie der inneren Abdichtplatte 32 sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die äußere Abdichtplatte 31 sowie die innere Abdichtplatte 32 sind mit einem Abdichtplatten-Eingriffsabschnitt 27 am Ort des Abdichtplatten-Eingriffsabschnitts 7 versehen, der aus einem Durchgangsloch in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform zusammengesetzt ist (siehe 3). Der Abdichtplatten-Eingriffsabschnitt 27 ist als Bogen an den Grenzen der äußeren Abdichtplatte 31 und der inneren Abdichtplatte 32 ausgebildet. Der Abdichtplatten-Eingriffsabschnitt 27 kann an nur einer Grenze oder beiden Grenzen der äußeren Abdichtplatte 31 und der inneren Abdichtplatte 32 vorgesehen sein.
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Zusätzlich ist am Ort des Scheiben-Eingriffsabschnitts 5 in der Form einer Nut in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform (siehe 1) ein Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 in der Form eines Lochs vorgesehen. Der Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 ist ein Durchgangsloch, welches durch den Überhangabschnitt 3 radial von der oberen Oberfläche zur Bodenoberfläche hindurch verläuft und ein darin eingeführtes Rückhalteelement 26 aufweisen kann. Der Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 ist an einer Position vorgesehen, an der die Bodenoberfläche des Nutabschnitts 4, die der Öffnungsseite gegenüberliegt, nahezu in das Zentrum gelangt.
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Wie in 5A gezeigt, wird eine Abdichtplatten-Anordnung 22 in das Innere der Nutabschnitte 4 eingeführt, wobei die äußere Abdichtplatte 31 und die innere Abdichtplatte 32 so aneinander stoßen, dass sich deren Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 27 treffen. Die Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 27 sind so platziert, dass sie den Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 überlappen. Anschließend wird ein Rückhalteelement 26 von der Innenseite des Rotors in den Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 eingeführt. Hierdurch wird, wie dies in 5C gezeigt ist, die Abdichtplatten-Anordnung 22 dadurch am Überhangabschnitt 3 fixiert, dass das Rückhaltelement 26 in die in einem Bogen ausgebildeten Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 27 eingreift.
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Dadurch dass die Abdichtplatten-Anordnung 22 in der oben beschriebenen Form aufgebaut ist, wird sie mittels des Scheiben-Eingriffsabschnitts 25, des Rückhalteelements 26 sowie der Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 27 an der Rotorscheibe 60 fixiert. Zusätzlich weist die Abdichtplatten-Anordnung 22 Bewegungen in axialer und umfänglicher Richtung des Rotors innerhalb der zurückgehaltenen Nutabschnitte 4 auf.
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5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Rückhalteelement 26 zeigt. Das Rückhalteelement 26 umfasst einen Verriegelungsbolzen 35 sowie einen Rückhaltering 36. Der Verriegelungsbolzen 35 hat einen Kragenabschnitt 38, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Bolzenkörper 37, der an einem Ende des zylindrischen Bolzenkörper 37 vorgesehen ist. Das andere Ende des Bolzenkörpers 37 ist mit einem Bolzen-Eingriffsabschnitt 39 versehen, der einen Zahnradtyp-Aufbau aufweist, so dass er im Eingriff mit dem Rückhaltering 36 stehen kann.
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Ein niedergedrückter Abschnitt 40 eines Bolzens, der einen geringeren Durchmesser als der Bolzenkörper 37 aufweist, ist zwischen dem Bolzenkörper 37 sowie dem Bolzen-Eingriffsabschnitt 39 vorgesehen. Um die hervorstehenden Abschnitte 41 des Rückhalterings 36 aufzunehmen ist der niedergedrückte Abschnitt 40 des Verriegelungsbolzens 35 in einer derartigen Weise ausgeformt, dass die Tiefe des niedergedrückten Abschnitts 40 des Verriegelungsbolzens 35 größer als die Höhe der hervorstehenden Abschnitte 41 ist.
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Der Rückhaltering 36 ist als Ring ausgebildet und dessen innere umfängliche Oberfläche ist mit hervorstehenden Abschnitten 41 versehen, die den gleichen Abstand aufweisen wie der Bolzen-Eingriffsabschnitt 39, in den die hervorstehenden Abschnitte 41 eingreifen. Der Innenseiten-Durchmesser der Kanten der hervorstehenden Abschnitte 41 ist größer ausgeformt als der Durchmesser des Bodens der Zahnradzähne des Bolzen-Eingriffsabschnitts 39. Die radiale Breite der hervorstehenden Abschnitte 41 ist kleiner ausgebildet als die Breite der Nuten am Baden des Zahnradzahns des Bolzen-Eingriffsabschnitts 39.
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Wie in 7 gezeigt weist die innere umfängliche Oberfläche des Scheiben-Eingriffsabschnitts 25, der aus einem Durchgangsloch besteht, einen abgestuften Abschnitt 42 auf, der axial auf die Außenseite des Rotors hin installiert ist. Durch den abgestuften Abschnitt 42 weist der Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 einen Innendurchmesser auf, der der Außenseite des Rotors gegenübersteht und größer als der Innendurchmesser des Scheiben-Eingriffsabschnitts 25, der der Innenseite des Rotors gegenübersteht, wird. Mit dem abgestuften Abschnitt 42, der als Grenzfläche dient, kommt die innere umfängliche Oberfläche des Scheiben-Eingriffsabschnitts 25, der den größeren Durchmesser aufweist und an der Seite des Rotors außen platziert ist, intern in Kontakt mit dem Rückhaltering 36. Die innere umfängliche Oberfläche des Scheiben-Eingriffsabschnitts 25, der an der Seite des Rotors innen platziert ist und den kleineren Durchmesser aufweist, kommt intern in Kontakt mit dem Bolzenkörper 37.
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Wenn das Rückhalteelement 26 am Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 installiert ist, wird der Bolzen-Eingriffsabschnitt 39 des Verriegelungsbolzens 35 von der Innenseite des Rotors in den Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 eingeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird die vorab an der Innenseite der Nutabschnitte 4 installierte Abdichtplatten-Anordnung 22 in einer Weise platziert, dass die Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 27 in der Form eines Bogens den Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 überlappen.
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Der Verriegelungsbolzen 35 wird eingeführt, bis dessen Kragenabschnitt 38 eng den Rand des Scheiben-Eingriffabschnitts 25 berührt, und ein Rückhaltering 36 wird von der Außenseite des Rotors, der mit dem Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 im Eingriff stehen soll, eingeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Rückhaltering 36 derart gedreht, dass die hervorstehenden Abschnitte 41 des Rückhalterings 36 nicht mit den Graten der Zahnradkonstruktion des Bolzen-Eingriffsabschnitts 39 in Wechselwirkung treten. Hierdurch kommt der Rückhaltering 36 mit einem vorab bestimmten Ort des Bolzen-Eingriffsabschnitts 39 in Eingriff.
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Wenn der Rückhaltering 36 in radialer Richtung des Rotors nach innen gedrückt wird und in engen Kontakt mit dem abgestuften Abschnitt 42 kommt, erreichen die hervorstehenden Abschnitte 41 den niedergedrückten Abschnitt 40 des Bolzens, der den Rückhaltering 36 drehen ließ. Als Ergebnis hiervon kommen die hervorstehenden Abschnitte 41 des Rückhalterings 36 unter die Zähne des Bolzen-Eingriffsabschnitts 39, der überlappt wird, was den Rückhaltering 36 davon abhält, herauszukommen. Speziell durch Vorsehen der Zähne des Bolzen-Eingriffsabschnitts 39, die die hervorstehenden Abschnitte 41 des Rückhalterings 36 überlappen, wird das Rückhalteelement 26 im Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 gehalten.
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In Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Aufbau wird während eines normalen Betriebs einer Gasturbine der Kragenabschnitt 38 des Verriegelungsbolzens 35, der aufgrund einer Zentrifugalkraft in engem Kontakt mit dem Umfang des Scheiben-Eingriffsabschnitts 25 steht, zurückgehalten. Auf der anderen Seite kommt, wenn der Rotor seine Drehung stoppt, der abgestufte Abschnitt 42, der an der inneren umfänglichen Oberfläche des Scheiben-Eingriffsabschnitts 25 vorgesehen ist, in engen Kontakt mit der unteren Oberfläche des Rückhalterings 36. Als Ergebnis hiervon wird das Rückhalteelement 26 innerhalb des Scheiben-Eingriffsabschnitts 25 gehalten, wodurch das Rückhalteelement 26 davon abgehalten wird, in die Innenseite des Rotors zu fallen.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird die Abdichtplatten-Anordnung 22 mittels des Rückhalteelements 26 an den Rotorscheiben 60 fixiert. Daher treten genauso wie in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung relative Bewegungen der Abdichtplatten-Anordnung 22 nicht auf. Als Ergebnis dessen kann die Loslösung der Abdichtplatten-Anordnung 22 innerhalb der Nutabschnitte 4 auch dann reduziert werden, wenn sich der Rotor bei niedriger Geschwindigkeit dreht. Zusätzlich ist es genauso wie in der ersten Ausführungsform möglich, die Abdichtplatten-Anordnung 22 am Ort leicht durch Entfernen der Rückhalteelemente 26 auseinander zu bauen und zu ersetzen.
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Darüber hinaus wird die Zentrifugalkraft des Rückhalteelements 26 nicht auf die Abdichtplatten-Anordnung 22 aufgebracht, da das Rückhalteelement 26 im Eingriff mit dem zur Zurückhaltung in den Überhangabschnitt 3 eingebohrten Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 im Eingriff steht. Als Ergebnis hiervon kann die Loslösung des Rückhalteelements 26 unterbunden werden, so dass die inneren Wände der Nutabschnitte 4 und der Scheiben-Eingriffsabschnitte 25 nicht beschädigt werden. Zusätzlich ist verglichen mit der Abdichtstruktur in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform die Struktur einfacher und die Anzahl der Komponenten ist geringer, so dass eine Ersetzungsarbeit am Ort noch leichter wird.