DE1928560C - Dichtungsanordnung fur einen Laufer in einem Gehäuse, insbesondere fur Strahl triebwerke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für einen Läufer in einem Gehäuse, insbesondere für Strahltriebwerke, mit einem stillstehenden, am Gehäuse befestigten äußeren Dichtungsteil und einem umlaufenden, am Läufer befestigten inneren Dichtungsteil, der so am Läufer befestigt ist, daß radiale Verschiebungen des Läufers keine wesentlichen Verschiebungen des inneren Dichtungsteiles hervorrufen.

Eine derartige Dichtungsanordnung ist aus der britischen Patentschrift 772 394 bekannt.

Bei der bekannten Dichtungsanordnung wird ein im wesentlichen gleichbleibender Dichtungsspalt mittels eines an einem Läufer elastisch befestigten Dich-, tungsteils erreicht, wobei der Dichtungsspalt durch Aufweitung dieses umlaufenden Dichtungsteils unter der Fliehkraft kleiner wird. Dieser bekannten Dichtungsanordnung haftet aber der Nachteil an, daß die dem umlaufenden Dichtungsteil gegenüberstehende Dichtiingsflächc auf Gi und ihrer verhältnismäßig starren Befestigung an einem gehäuseseitigen, stillstehenden Konstruktionsteil nicht in ausreichendem Maße an das thermische Verhalten des umlaufenden Dichtungsteiles angepaßt werden kann, so daß es bei der bekannten Dichtungsanordnung Schwierigkeiten bereitet, über einen großen Bereich von Drehzahl und Temperatur hinweg einen verhältnismäßig engen Dichtungsspalt aufrechtzuerhalten.

Aus der deutschen Patentschrift 484 540 ist es außerdem noch bekannt, ein äußeres, an einem Gehäuse befestigtes Dichtungsteil elastisch an das Gehäuse anzuschließen, wobei die elastische Verbindung des Dichtungsteiles mit dem Gehäuse dem Zwecke dient, als Druckmembran bei einem größeren Innendruck den Dichtungsspalt der Labyrinthdichtung zu verringern.

Es liegt die Aufgabe vor, bei einer Dichtungsanordnung einen verhältnismäßig engen Dichtungsspalt über einen großen Betriebsbereich von Betriebsdrehzahl und Betriebstemperatur hinweg aufrechterhalten zu können, wobei insbesondere den Anforderungen an eine Dichtungskonstruktion für ein Gasturbinentriebwerk Rechnung getragen werden soll.

Diese Aufgabe wird bei Dichtungsanordnungen der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) der äußere Dichtungsteil ist elastisch am Gehäuse befestigt;

b) der Werkstoff des äußeren und des inneren Dichtungsteils haben den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten;

c) die thermischen Ansprechgeschwindigkeiten des äußeren und des inneren Dichtungsteils sind bei Temperaturänderungen einander gleich.

Durch eine Abstimmung der thermischen Ansprechgeschwindigkeit der zusammenwirkenden Teile der Dichtungsanordnung und des Triebwerkes während vorübergehender Betriebszustände wird erfindungsgemäß der bedeutsamste einer Dichtungskonstruktion mit engem Dichtungsspalt entgegenstehende Faktor ausgeschaltet oder wesentlich beeinflußt. Der hierdurch erzielte technische Fortschritt besteht darin, daß der Einfluß auf die Weite des Dichtungsspaltes infolge Änderungen der Umgebungstemperatur im wesentlichen durch die gleichmäßige Dehnung der DiclHungsteile ausgeschaltet ist.

Um den bei stetigem Betrieb auftretenden Dichtungsspalt auf einem minimalen Wert zu halten, werden Maßnahmen getroffen, durch welche Dichtungsspalte im Bereich von 0,2 bis 0,38 mm ermöglicht werden. Die vorgeschlagenen konstruktiven Maßnahmen bestehen in einer elastischen Aufhängung der inneren und der äußeren Dichtungsleile an den Scheibenkörpern oder Halterungsteilen. Dies wird im wesentlichen durch Zwischenschalten eines Verbindungsorgans erreicht, welches beispielsweise die Form eines zylindrisch geformten Ansatzes oder kegelstumpfförmigen Ansatzes hat und welches zwischen der Dichtungsgegenfläche bzw. der Dichtungsfläche einerseits und dem betreffenden Scheibenkörper oder dem betreffenden Halterungsteil andererseits eingesetzt ist. Diese elastische Aufhängung der Dichtfläche und der Dichtungsgegenfläche hat zur Folge, daß die Rückwirkung radialer Verformungen der zugehörigen Halterungsteile vermindert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung näher erläutert, welche einen Schnitt durch die ersten Stufen eines Hochdruckteiles· einer Tuibin. mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung darstellt.

In der abgebildeten Anordnung enthält die Turbine 2 mit der Turbinenachse 60 Läuferscheiben 4 und 6, an deren Umfang Laufschaufeln 8 befestigt sind. Unmittelbar stromaufwärts von· den Laufschaufeln jeder Stufe ist ein Kranz von Leitschaufeln 12 bzw. 14 angeordnet, der an einem Gehäuse 16 gehaltert ist.

An jeder der Läuferscheiben 4 bzw. 6 sind mittels Schrauben 18 bzw. 20 umlaufende innere Dichtungsteile 28 bzw. 29 befestigt. Jedes der inneren Dichtungsteile enthält eine Dichtungsfläche 26 bzw. 27, wobei eine elastische Aufhängung dieser Dichtungsflächen an dem jeweiligen Befestigungspunkt 30 bzw. 32 an der zugehörigen Läuferscheibe 4 bzw. 6 vorgesehen ist. Die inneren Dichtungsflächen 26 und 27 sind baulich von den Befestigungspunkten durch Verbindungsorgane 34 bzw. 38 getrennt, die durch in axialer Richtung sich erstreckende zylindrische oder kegelförmige Teile gebildet sind.

Die Dichtungsanordnung enthält ferner die stillstehenden äußeren Dichtungsteile 40 und 42, die mit dem Gehäuse 16 verbunden sind. Jedes der äußeren Dichtungsteile enthält abgesetzte Dichtungsgegenflächen 50 bzw. 52, welche an dem jeweiligen Befestigungspunkt der stillstehenden Dichtungsteile an dem Gehäuse 16 durch Verbindungsorgane 54 bzw. 56 elastisch aufgehängt sind.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Dichtungsanordnung für einen Läufer in einem Gehäuse, insbesondere für Strahltriebwerke, mit einem stillstehenden, am Gehäuse befestigten äußeren Dichtungsteil und einem umlaufenden, am Läufer befestigten inneren Dichtungsteil, der so am Läufer befestigt ist, daß radiale Verschiebungen des Läufers keine wesentlichen Verschiebungen des inneren Dichtungsteils hervorrufen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) der äußere Dichtungsteil (40, 42) ist elastisch am Gehäuse befestigt;

b) der Werkstoff des äußeren und des inneren

Dichtungsteils (28, 40, 29, 42) hat den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten;

c) die thermischen Ansprechgcichwindigkeiten des äußeren und des inneren Dichtungsteils sind bei Temperaturänderungen einander gleich.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geringste Weite des Dichtungsspaltes zwischen äußerem und innerem Dichtungsteil (28, 40, 29, 42) der höchsten Drehzahl des inneren Dichtungsteiles (28, 29) zugeordnet ist

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich zwisehen 0,2 und 0,38 mm für die Weite des betriebsmäßigen Dichtungsspaltes zwischen äußerem und innerem Dichtungsteil (28, 40, 29, 42) vorgesehen ist.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, da-

15 durch gekennzeichnet, daß Verbindungsorgane (34 54 38, 56) die entsprechende Dichtungsfiac'he des inneren bzw. des äußeren Dichtungsteiles (28 40, 29, 42) in axialer Entfernung von der jeweiligen BefestigungssteUe des inneren bzw. äußeren DichtungsteUes an zugehörigen Haltemitteln ihrerseits haltern.

5 Dichtungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbmducgsorgane (34, 54, 38, 56) einen im wesentlichen kegelstumpfförmigen Ansatz, welcher sich zwischen der BefestigungssteUe des äußeren DichtungsteUes (40, 42) an den Haltemitteln einerseits und der Dichtungsgegenfläche (50, 52) des äußeren Dichtungsteiles erstreckt, sowie einen zylindrisch geformten Ansatz enthalten, welcher sich zwischen der Befestigungsstelle des inneren Dichtungsteiles (28, 29) an den Haltemitteln einerseits und der Dichtungsfläche (26, 27) des inneren Dichtungsteiles andererseits erstreckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen