DE4033745A1 - Turbinenbau mit gewinde-radial-wellendichtringen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kondensationsdampf- sowie eine Groß­ gasturbine, bei denen Einfache- und Gegenläufige-Gewinde-Radial- Wellendichtringe nach P 39 40 175.8 und P 40 27 663.5 zur Abdich­ tung am Rotor benutzt werden. Einerseits eröffnet deren Einsatz für die beiden Maschinen und für andere Turbomaschinen fortschritt­ liche Gestaltungsmöglichkeiten, welche beispielhaft gezeigt werden. Andererseits bedingt er spezielle Großausführungen von diesen be­ rührungslosen Dichtelementen. Diesbezügliche Lösungen werden darge­ stellt und angeboten.

Einfache- und Gegenläufige-Gewinde-Radial-Wellendichtringe stellen selbsttätig sehr enge Dichtspalte über Fluidfördergewinden her und erreichen dadurch trotz ihrer berührungslosen und verschleißarmen Arbeitsweise eine hohe Dichtkraft bei äußerst kleinem Raum- und Leistungsbedarf. Hohe Umfangsgeschwindigkeiten bereiten bei ihnen keine Schwierigkeiten, sondern erlauben im Gegenteil, das sehr be­ queme und angenehme Sperrfluid Wasser zu verwenden, um die höchsten Differenzdrücke mit schmalen Wellendichtringen hermetrisch abzudich­ ten. Rückwirkend übernimmt das Wasser automatisch die Kühlung und den Schutz der aufgrund von Elastomerbestandteilen temperaturem­ pfindlichen Dichtelemente.

Diese Tatsachen begründen im wesentlichen die großen mit Hilfe von Gewinde-Radial-Wellendichtringen im Turbinenbau nutzbaren Kon­ struktions- und Wirkungsgradvorteile. Die Erfindungsaufgabe besteht darin, dieses anhand von zwei Entwürfen darzustellen und die Dicht­ ringe entsprechend den neuen Erfordernissen umzugestalten.

Im ersten Teil der Lösung wird bei einer Kondensationsdampfturbine die Gehäuseabdichtung an der Frontseite der Maschine erfindungsgemäß auf einen Gegenläufigen-Gewinde-Radial-Wellendichtring übertragen, der mit Wasser als Sperrfluid weit außen an der Vorderseite der Curtisscheibe arbeitet. Letztere erhält dafür einen schmalen, axial vorkragenden Laufflansch, auf welchem die Gleitringe des Wellen­ dichtringes auf einem Wasserfilm schwimmen und den Druckdampf aus dem den Curtisleitkranz umgebenden Raum zum radial weiter innen liegenden Raum vor der Curtisscheibe hin absperren. Erfindungsgemäß ist dieser Raum mit Saugleitungen in der Gehäusefrontwand an den Außendruck oder einen anderen Niederdruck angeschlossen.

Weil der Dampfdruck nach der Curtisstufe auf die Rückseite der Curtisscheibe drückt, übernimmt diese bei der Abdichtung auf großem Radius die Funktion eines Ausgleichkolbens. Es zeigt sich, daß sich der Durchmesser, auf dem die Abdichtung stattfindet, der Aufgabe anpassen läßt, den üblichen Ausgleichkolben mit seinen aufwendigen und verlustreichen Labyrinthdichtungen ganz zu ersetzen. Die herme­ tische Dampfabsperrung erübrigt aber gleichzeitig auch das vordere Schlußlabyrinth.

Selbst, wenn der Gegenläufige-Gewinde-Radial-Wellendichtring sehr weit außen dichten muß, bleibt sein Leistungsbedarf bei einem 10 bis 15 Mikrometer hohen Dichtspalt, auf den er ausgelegt wird, noch vorteilhaft klein, im vorliegenden Beispiel z. B. unter 0,3 Promille der Turbinenleistung. Dagegen verkürzt sich die Baulänge, und ver­ mindert sich der Bauaufwand bei der umkonstruierten aus einem Hand­ buch entnommenen 33-MW-Turbine beträchtlich. Das Radial- und das Axiallager rücken nahe an die Curtisscheibe heran. Der Rotor wird gestärkt. Bei dem neuen Entwurf wird der vordere Turbinenbereich wassergekühlt, weshalb das Lagergehäuse für die beiden Lager in das Turbinengehäuse einbezogen werden kann. Dabei soll das Schmier­ öl erfindungsgemäß mit Überdruck in das Lagergehäuse eingespeist und bei Betrieb sowie Stillstand der Turbine zu dieser und nach vorne außen hin mit zwei Einfachen-Gewinde-Radial-Wellendichtringen abgedichtet werden.

Die Turbine wird vorne gekühlt, um zu vermeiden, daß zu viel Wärme durch den Wellenschaft und aus der Gehäusewand in das Lager fließt. Das Kühlwasser braucht hierfür nicht extra herangeführt zu werden, sondern ist bereits als Sperrwasser für den Gegenläufigen-Gewinde- Radial-Wellendichtring vorhanden, und zwar mit einem gehörigen Sprüh­ druck. Es wird in einer Nut zwischen den Laufflächen für die beiden Gleitringe im Laufflansch an der Curtisscheibe gesammelt und tritt von da in einige Sprühdüsen ein, die von innen in den Laufflansch geschraubt sind und mit umlaufen. Sie sprühen das Wasser auf die Gehäusefrontwand. Von der Nabe aus, an der der Einfache-Gewinde- Radial-Wellendichtring seinen Eintritt in das Lagergehäuse verhin­ dert, strömt es über die Curtisscheibe zurück unter den Laufflansch, den es dadurch besonders kühlt, daß es in einem Wasserring mitro­ tiert, weil die bereits erwähnten Saugrohre, die es zuletzt absau­ gen, erst etwas weiter radial innen münden.

Die Hauptänderung des Gegenläufigen-Gewinde-Radial-Wellendicht­ ringes gegenüber der Anmeldeschrift P 40 27 663.5 besteht darin, daß er von außen mit gekühltem, durch einen Druckregler vom Kessel­ speisewasser abgezweigtem Sperrwasser versorgt wird und nicht, vom Dampfdruck gelenkt, den Sperrdruck selbst herstellt. Die Änderung geht mit einer Vereinfachung des Dichtringaufbau′s einher, bedeutet aber, was wichtiger ist, weiter, daß dessen Polymerbestandteile nicht mit dem Heißdampf sondern nur mit kaltem Wasser in Berührung kommen. Zusätzlich wird das Sperrwasser zunächst in einen in die Gehäusefrontwand eingegossenen Ringraum eingespeist, welcher den Einbauraum des Wellendichtringes umgibt, und von dem aus das Wasser in diesen übertritt. Darüberhinaus sorgen Isolierfilze zum Dampf und zum Curtisrad hin dafür, daß tatsächlich nur relativ wenig Wärme in das Sperrwasser einfließt.

Eine weitere Vereinfachung des Gegenläufigen-Gewinde-Radial-Wellen­ dichtringes resultiert aus dem Wegfall des Aufsetzringes, der über­ flüssig ist, weil der Ring bei Rotorstillstand nicht abzudichten braucht. Daher ergibt sich ein symmetrischer Ringaufbau, bei dem das Gehäuse aus einem Mantelring und zwei Seitenwandringen besteht, und die letzteren von beiden Seiten in den ersteren eingepreßt und -geklebt sind. Die beiden Seitenwandringe sind mit dem zwischen ihnen und auf den beiden Gleitringen liegenden Gummikissen lückenlos axial verzahnt. Das Gummikissen stellt den einzigen übriggebliebenen Elastomerring dar und weist als 6 bis 10 Millimeter dickes Rechteck­ gummiband rechts und links viele Hundert die ganze Banddicke nutzen­ de Axialzähne auf, deren Form für die Anpressung der Gleitringe ausgelegt ist. Über dem Gummikissen und seinen Zähnen befindet sich unter dem Mantelring und zwischen den Seitenwandringen der Druck­ raum, in den das Sperrwasser von außen eingespeist wird, und von dem aus in das Gummikissen gespickte Kapillarröhrchen es durch die­ ses hindurch zum Spalt zwischen den Gleitringen und damit unter diese leiten.

Die beiden Gleitringe stehen sich mit engem Spalt gegenüber und und tragen in ihrer lnnenfläche die gegenläufigen Fluidfördergewin­ de, wenn letztere nicht, was ebenso möglich ist, in die Laufflächen auf dem Laufflansch eingeschnitten sind. Seitlich stützen die Gleit­ ringe ihren Axialschub mit Spitzkanten an den Seitenwandringen ab, während eingesetzte Stifte, die in Bohrungen in den Seitenwänden ruhen, sie gegen Rotation sichern. ln die Freispalte über den Gleit­ ringen unter den Axialzähnen der Seitenwandringe tritt auf der Dampf­ seite Kondensat mit Dampfdruck und auf der Niederdruckseite Wasser aus dem mitrotierenden Wasserring ein. Die beiden Drucke erzeugen jeweils zusammen mit dem Sperrdruck auf den Gummizähnen ein An­ press-Druckprofil für einen Gleitring, der aufgrund dessen mit ei­ nem Parallelspalt über der Lauffläche schwimmt und mit dem Fluidför­ dergewinde den Sperrdruck im Wasserfilm unter sich auf den jeweili- Randdruck abbaut.

Der Gegenläufige-Gewinde-Radial-Wellendichtring ist nicht geteilt, sondern wird vor dem Einbau des Turbinenrotors auf den Laufflansch an diesem aufgezogen und mit ihm in das geteilte Turbinengehäuse abgesenkt. ln den Mantelring eingelassene O-Ringe dichten ihn in die Aufnahmenut in der Gehäusefrontwand ein, und radiale Verbin­ dungsbohrungen im Mantelring führen ihm zwischen den O-Ringen das Sperrwasser aus der Gehäusewand zu.

Bei dem metergroßen Durchmesser des Gegenläufigen-Gewinde-Radial- Wellendichtringes werden alle Bestandteile mit Ausnahme des Elasto­ merringes aus Metall gefertigt. Die elastischen Dehnkräfte für die Erzeugung des Mikrodichtspaltes betragen auch bei der Verwendung von Stahl für die Gleitringe nur ein Prozent der im Gleichgewicht stehenden inneren und äußeren Druckkräfte und greifen praktisch nicht in deren Spiel ein. Das Gleiche kann bei den Wärmedehnkräften erreicht werden, welche bei unterschiedlichen Werkstoffen von Gleit­ ringen und Laufflansch auftreten können. Die Gleitringe sollten mit einer derartigen Vorspannung auf den Laufflansch aufgezogen werden, daß sie bei Betriebstemperatur gerade spannungsfrei von diesem abheben. Für die Gehäuseringe wird man rostfreien Stahl neh­ men, für die Gleitringe zwischen Stahl, Gleitlagerbronze und anderen Werkstoffen den auswählen, bei dem die Fördergewinde standfest er­ halten bleiben. Die Fluidfördergewinde arbeiten zwar in gewisser Weise schmutzabweisend, trotzdem muß das Sperrwasser sehr sauber gehalten werden, denn bei der anvisierten Mikrospaltweite dürfen die Gewindegänge auch nur wenige Zehntelmillimeter tief sein und sind empfindlich gegen scheuernden Dreck.

Der Gegenläufige-Gewinde-Radial-Wellendichtring ist trotz seines großen Durchmessers nur 30 Millimeter breit und etwa 20 mm hoch.

Die im Lagergehäuse eingesetzten Einfachen-Gewinde-Radial-Wellen­ dichtringe weichen im Prinzip nur dadurch von der P 39 40 175.8 ab, daß der Aufsetzring bei ihnen auf die Druckseite verlegt und als federbelasteter massiver Elastomer- oder PTFE-Ring ausgebildet worden ist, was einfacher und sicherer als die Dichtlippe auf der Niederdruckseite zu sein scheint. Dabei wird hingenommen, daß jetzt bei Stillstand der Turbine eventuell das wenige Schmieröl, das die Gewindegänge füllt, aus diesen heraussickert. Im zweiten Teil der Erfindung werden derartige Wellendichtringe auch bei der Abdichtung von Druckwasser verwendet und in diesem Zusammenhang weiter darge­ stellt. Das rückwärtige Lagergehäuse der Kondensationsturbine wird ebenfalls mit Einfachen-Gewinde-Radial-Wellendichtringen abgedich­ tet, weshalb sich auch die Unterdruck-Labyrinthdichtung erübrigt, und der Rotor und die Maschine noch einmal kürzer werden.

Im zweiten Teil der Erfindung wird eine 200-MW-Großgasturbine mit Verbundrotor und Ringbrennkammer behandelt. Diese Turbinen haben von selbst keine großen Abdichtprobleme, werden heute aber vielfach mit innengekühlten Turbinenschaufeln gebaut und in GUD-Kraftwerken als Hitzeerzeuger vor den Dampfkessel geschaltet. Da eröffnet der Gewinde-Radial-Wellendichtring die Chance, den Wirkungsgrad der Anlage bei voraussichtlich kleineren Baukosten dadurch zu erhöhen, daß die ganze Maschine hinter dem Verdichter, die Brennkammer, die Turbine, den Austritts-Ringdiffusor, das hintere Radiallager und das Axiallager umfassend, in ein einziges wassergekühltes doppel­ wandiges Gehäuse eingebaut und mit diesem vor den Abhitzekessel geflanscht wird. Hierbei würde Druckwasser als Kühlmittel durch den Rotor, durch alle Turbinenleit- und -laufschaufeln, sowie durch die Diffusornabe und um das integrierte Lagergehäuse herum gepumpt werden.

Bei einer derart gekühlten Großgasturbine könnten billige Werk­ stoffe verwendet, und trotzdem die Turbineneintrittstemperatur stark erhöht werden. Wie die nachfolgende Beschreibung darlegt, ist die Sache längst nicht so kompliziert, wie sich das zunächst anhört, und deshalb sehr vorteilhaft. Die vom Druckwasser aufgenommene Kühl­ wärme bleibt als Kesselspeisewasservorwärmung im Prozeß. Wegen der geringen Werkstoffdehnungen können enge Spalte realisiert, und die Spaltverluste vermindert werden. Es wird erheblich an Rotor- und Maschinenbaulänge eingespart. Ein preiswerter und strömungsgünstiger Anschluß an den Abhitzekessel wird erreicht.

Das Turbinengehäuse ist ein horizontal geteiltes, doppelwandiges Gußgehäuse. Der Wassermantelraum hat eine radiale Trennwand in der Turbineneintrittsebene und daneben zwei durchbrochene radiale Ver­ stärkungswände. Im Wasserraum wird das Gehäuse längs der Außen-, der Innen- und der Zwischenwände mit Innenflanschen wasserdicht zusammengeflanscht. In der vorderen Kammer, in welche das Druckwas­ ser von außen eingeleitet wird, beult sich die Innenwand als Außen­ wand der Scheibenbrennkammer radial aus und verbindet sich in zahl­ reichen Brennerstutzen mit der Außenwand. Im Bereich der hinteren Kammer, aus der das Druckwasser wieder abgeführt wird, läuft die Innenwand als Außenbegrenzung des Turbinen- und Diffusorkanals nach außen und ist am Gehäuseende mit dem radialen Flansch für den An­ schluß an den Abhitzekessel wieder an die Außenwand angegossen. Kurz davor trägt sie aber über dickwandig gegossene, hohle Profil­ rippen die im Diffusorkanal und an der Rückwand wasserdicht von außen zusammengeschraubte Diffusornabe, in deren untere Hälfte wie­ derum die untere Halbschale des Lagergehäuses mit horizontalen Flan­ schen versehen stark nach unten abgestützt eingegossen ist. Der obere Teil des Lagergehäuses wird auf den unteren aufgeflanscht, bevor die Nabe und das Turbinengehäuse geschlossen werden.

Zwischen der vorderen und der hinteren Wasserkammer im äußeren Turbinengehäuse durchströmt das Druckwasser die Kränze der hohlen Verdichteraustritts- und Turbineneintrittsleitschaufeln, einen Über­ tragungsringraum um den Mittelrotor herum, den mittleren und hin­ teren Rotor, alle Turbinenlaufschaufeln, die Diffusornabe und deren Tragrippen. Vor und hinter der Scheibenringbrennkammer weist die Gehäuseinnenwand je eine radial konische Aufnahmenut mit durchbro­ chenem Nutgrund für die radial konischen, mit O-Ringen seitlich gedichteten Außenringe der genannten Leitkränze auf. Die Außenringe sind vertikal geteilt, mit Laschen zusammengeschraubt und von den eingelöteten hohlen Leitschaufeln radial durchdrungen. Über dem Rotor stecken diese Leitschaufeln eingelötet in den radialen End­ flanschen einer zwischen dem Verdichter und der Turbine mit einem Ringabstand um den Rotor herumliegenden, vertikal zusammengeflansch­ ten Gehäusetrommel und münden in den umschlossenen Übertragungsring­ raum. Die Gehäusetrommel trägt an jedem Ende einen auf dem Rotor gleitenden, den Übertragungsringraum abschließenden Einfachen-Gewin­ de-Radial-Wellendichtring. Das Druckwasser tritt durch viele relativ kleine Übertragungsbohrungen in der dicken Rotorwand in den Mittel­ rotor ein.

Die beiden Einfachen-Gewinde-Radial-Wellendichtringe sind unge­ teilt und werden deshalb vor dem Zusammenschweißen des Verdichter- und des Turbinenrotors auf letzteren aufgeschoben, sorgfältig einge­ packt, nach der Fertigbearbeitung des Rotors wieder ausgepackt und auf die für sie vorgesehenen Laufflächen aufgezogen. Dann wird die Gehäusetrommel, in die sie sich mit O-Ringen eindichten, von beiden Seiten über sie gestülpt und zugeflanscht, und außen werden die konischen Außenringe der Leitkränze zusammengelascht. Zwischen den Leitkränzen wird das Flammrohr der Scheibenringbrennkammer über einer Wärmedämmung um die Gehäusetrommel herumgebaut. Alles zusammen wird mit dem Rotor in das Gehäuse eingesenkt, wobei die Außenringe der Leitkränze sich zentrisch und wasserdicht in ihre Aufnahmenuten einbetten.

Die beiden Einfachen-Gewinde-Radial-Wellendichtringe sind so le­ benslänglich auf den Mittelrotor montiert und müssen dafür ausgelegt und entwickelt werden. Für die lange Lebensdauer wird man abhängig von Untersuchungsergebnissen eventuell größere Dichtspalte und tie­ fere Fluidfördergewinde zulassen, als oben angegeben ist. Dabei wächst der Leistungsbedarf der Wellendichtringe direkt proportional zur Spaltweite. Erhöhungen des vorgesehenen Leistungsbedarfs sind voraussichtlich noch tragbar.

Im Rotor fließt das Druckwasser durch verschiedene Sammelräume zwischen den Trommelscheiben und dazwischen durch die Laufschaufeln der einzelnen Stufen hindurch, um an der Rückseite des Scheiben- Trommelläufers zwischen zwei Einfachen-Gewinde-Radial-Wellendicht­ ringen radial aus einer Ringnut im Wellenstumpf des Rotors in die Diffusornabe auszutreten. Dabei dichtet der eine Wellendichtring den Druckwasserraum in der Nabe zum Gasaustrittskanal hin ab, der andere zum ölgefüllten Lagergehäuse in der Nabe hin, welches das hintere Radiallager und das Axiallager der Großgasturbine birgt. Falls notwendig, kann man die beiden Einfachen-Gewinde-Radial-Wel­ lendichtringe auf verschiedenen Wellendurchmessern arbeiten lassen, um einen ausgleichenden Schub auf den Rotor auszuüben.

Die Leitschaufeln der zweiten und der weiteren Turbinenstufen sind in Ringnuten in der Innenwand des geteilten Turbinengehäuses eingefä­ delt. Sie können nur mit einigem Aufwand direkt an das Kühlwasser angeschlossen und zuverlässig entlüftet, bzw. entdampft, werden. Die Füße dieser Schaufeln sind dagegen großflächig gut gekühlt. Daher empfiehlt es sich, diese Leitschaufeln hohl aber druckwasser­ gefüllt auszuführen, damit das Wasser die von außen übertragene Wärme durch innere Konvektion in die Füße transportiert, wo sie abgegeben wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindungslösungen gehen aus den in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen hervor. Im ein­ zelnen zeigen die

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den vorderen Teil einer Kondensa­ tionsdampfturbine mit der Curtisstufe und dem vorderen Ra­ dial- sowie dem Axiallager, die

Fig. 2 als vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Gegenläufigen-Gewinde-Radial-Wellendichtring an der Curtisscheibe, die

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den wassergekühlten Brennkammer- und Turbinenteil einer Großgasturbine, und die

Fig. 4 einen Längsschnitt in vergrößertem Maßstab durch einen in dieser Maschine verwendeten Einfachen-Gewinde-Radial-Wellen­ dichtring.

In Anlehnung an die vorausgegangenen Beschreibungen werden im wei­ teren nur noch die Kennziffern der einzelnen Bestandteile angegeben:

Fig. 1 und 2:

1 Curtisscheibe, 2 Frischdampfeintritt, 3 Curtisleitkranz, 4 1. C-Laufkranz, 5 C-Umlenkkranz, 6 2. C-Laufkranz, 7 Dampfkanal, 8 1. Überdruckleitkranz, 9 1. Überdrucklaufkranz, 10 Rotortrommel, 11 Rotorwelle, 12 Turbinengehäuse, 13 T-gehäusefrontwand, 14 Lager­ gehäuse, 15 Radiallager, 16 Axiallager, 17 Druckdampfkammer um den C-Leitkranz herum, 18 Niederdruckkammer vor der C-Scheibe, 19 Gegen­ läufiger-Gewinde-Radial-Wellendichtring zwischen 17 und 18, 20 Lauf­ flansch an der C-Scheibe, 21 Ringspeicher für Sperrwasser, 22 Sperr­ wasseranschluß, 23 Sperrwasserübertritt, 24 Sperrwassersammelnut, 25 mitrotierende Kühl-(Sperr-)wassersprühdüsen, 26 Kühlwasserabsaug­ kanäle, 27 mitrotierender Kühlwasserring, 28 und 29 Einfacher-Ge­ winde-Radial-Wellendichtring für Drucköl, 30 Wärmedämmung, 31 Mantelring des Wellendichtringgehäuses, 32 und 33 Seitenwandring des Wellendichtringgehäuses, 34 und 35 axiale Trapezzahnungen an den Seitenwandringen, 36 Elastomerring, 37 und 38 axiale Gegenzah­ nungen am Elastomerring zu 34 und 35, 39 Eintrittsbohrkanäle für das Sperrwasser, 40 Druckraum über 36, 41 Sperrwasserdurchleitung durch 36 mittels eingespickter Kapillarrohre, 42 niederdruckseitiger Gleitring, 43 dampfdruckseitiger Gleitring, 44 Radialspalt, 45 und 46 gegenläufige Fluid-(Wasser-)fördergewinde entweder in 20 oder in 42/43 eingeschnitten, 47 Abstützkante für den Axialschub, 48/49 Stift/Loch-Drehfixierung für den Gleitring, 50 Druckdampfzutritts­ spalt, 51 Freispalte unter der Axialzahnung 34 für den Druckdampf, 52 Zutrittsspalt für Niederdruckwasser, 53 Freispalte für das Nie­ derdruckwasser unter der Axialzahnung 35, 54 O-Ringe,

Fig. 3 und 4:

71 integrales doppelwandiges Gehäuse für die Brennkammer, die Turbi­ ne und den Auslaßdiffusor, 72 Außenwand, 73 Innenwand, 74 Brennkam­ merwand, 75 Brennerstutzen, 76 Trennwand, 77 Verstärkungswand, 78 Anschlußflansch an den Abhitzekessel, 79 Außenwand der Diffusornabe, 80 Hohlprofilspeiche, 81 einbezogene Unterhälfte des Lagergehäuses mit Horizontalflanschen und Stützwänden, 82 separat aufflanschbare Oberhälfte des Lagergehäuses, 83 vordere Druckwasserkammer, 84 hin­ tere Druckwasserkammer, 85 Druckwassereintritt, 86 Druckwasseraus­ tritt, 87 Verdichterrotor, 88 vorderer Turbinenrotor mit Zwischen­ trommel, 89 und 90 Rotorscheiben, 91, 92, 93 und 94 Rotorendstück mit Stumpfwelle, Lagerzapfen, Axialscheibe und Tragzapfen, 95 Über­ tragungsringraum, 96 Bohrkanäle für den Druckwassereintritt ins Rotorinnere, 97, 98 und 99 Verbindungskanäle im Rotor, dabei 98 Ka­ näle zu jeder einzelnen Laufschaufel hin und wieder zurück, 100 vertikal geteilte Gehäusetrommel um den Übertragungsringraum herum, 101, 102, 103, 104, 105 und 106 nacheinander durchströmte Zwischenräu­ me im Rotor zwischen den Scheiben und vor und nach den Laufschaufel­ durchströmungen, 107 Druckwasseraustrittsnut in der Rotorstumpfwelle, 108 und 109 sowie 110 und 111 Einfache-Gewinde-Radial-Wellendicht­ ringe am Druckwasserein- und -austritt in den Rotor hinein und aus ihm heraus, 112 kombinierte Radial- und Axiallagerschale, 113 Axi­ allagerscheibe, 114 letzter Verdichterlaufschaufelkranz, 115 Hohl­ schaufel im Verdichteraustrittsleitkranz eingelötet in 100 und 116, 116 vertikal geteilter konischer Tragring des Verdichteraustritts­ leitkranzes, 117 Diffusorkanal, 118 Wärmedämmung, 119 Flammrohr der Scheibenringbrennkammer, 120 Brennerköpfe, 121 Brennkammeraus­ tritt, 122 Hohlschaufel des Turbineneintrittsleitkranzes, eingelötet in 100 und 123, 123 vertikal geteilter konischer Tragring des Turbi­ neneintrittsleitkranzes, 124 O-Ringe, 125, 126, 127 und 128 druckwas­ serdurchströmte Laufschaufeln der 1. bis 4. Turbinenstufe, 129, 130 und 131 druckwassergefüllte Leitschaufeln der 2. bis 4. Turbinenstu­ fe mit konvektivem Wärmetransport in die großflächig gekühlten Leit­ schaufelfüße (132), 133 Austrittsdiffusorkanal, 134 Endstück des Speichenprofils, 141 Mantelgehäuse des Einfachen-Gewinde-Radial-Wellendichtringes, 142 Seitenwandring, 143 axiale Trapezzahnung am Seitenwandring, 144 Elastomerring, 145 Gegenzahnung zu 143 an 144, 146 Gleitring, 147 Fluid-(Öl-,Wasser-)fördergewinde, 148 Abstützkante für Axial­ schub, 149/150 Stift/Loch-Drehfixierung für den Gleitring, 151 Zu­ trittsspalt für Niederdruckfluid, 152 Freispalte für das Nieder­ druckfluid unter der Axialzahnung 143, 153 Kammer für Hochdruckfluid, 154 Eintrittskanäle für das Hochdruckfluid, 155 Ringnut für den Aufsetzring, 156 Aufsetzring aus Elastomer oder PTFE, 157 Ringfeder, 158 O-Ringe.

Der Verdichterrotor, das -gehäuse und die -beschaufelung können ganz oder teilweise gleichartig wassergekühlt werden, falls dieses im Endeffekt wirtschaftlich sein sollte.

Claims (10)

1. Turbine, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt zwischen Rotor und Gehäuse auf großem Umfang (20, 11, 87, 88, 91) mit Hilfe von modifizierten Gegenläufigen- und Einfa­ chen-Gewinde-Radial-Wellendichtringen (19, 28, 29, 108, 109, 110, 111) abgesperrt ist.

2. Turbine, z. B. Kondensationsdampfturbine, nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß

• a) der Gegenläufige-Gewinde-Radial-Wellendichtring (19) die Vorderseite der Curtisscheibe (1) in eine äußere Hochdruck- (17) und eine innere Niederdruckzone (18) aufteilt, und daß
• b) der Durchmesser des Laufflansches (20) vorne an der Curtis­ scheibe so gewählt ist, daß der Hochdruck (7) auf ihrer Rück­ seite zusammen mit dem Niederdruck (18) vorne einen gewünsch­ ten ausgleichenden Axialschub auf den Rotor (10) ausübt.

3. Kondensationsdampfturbine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• a) der Gegenläufige-Gewinde-Radial-Wellendichtring (19) von außen mit druckgeregeltem Sperrwasser versorgt wird, welches z. B. mit Hilfe eines Druckreglers vom Kesselspeisewasser abgezweigt wird, daß
• b) das Sperrwasser in einen benachbart um den Einbauraum des Gegenläufigen-Gewinde-Radial-Wellendichtringes herum in der Frontwand (13) des Turbinengehäuses (12) liegenden Ring­ speicher (21) eingespeist (22) wird, von dem aus es in den Wellendichtring übertritt (23, 39), und daß
• c) das Sperrwasser unter dem Gegenläufigen-Gewinde-Radial-Wel­ lendichtring (19) in einer Ringnut (24) zwischen den beiden Laufflächen des Laufflansches (20) gesammelt und von dort mit innen in den Laufflansch eingeschraubten Sprühdüsen (25) in den Niederdruckraum (18) eingesprüht wird, aus welchem es durch Saugkanäle (26) in der Gehäusefrontwand (13) heraus­ gesaugt wird.

4. Kondensationsdampfturbine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das vordere (14) und das hintere Lagergehäuse mit Drucköl beliefert werden und gegen dessen Austritt an den Wellenspalten durch auf der Rotorwelle (11) gleitende Einfache- Gewinde-Radial-Wellendichtringe (28, 29,etc.) abgedichtet sind.

5. Turbine, z. B. Großgasturbine, nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vier Einfache-Gewinde-Radial-Wellendichtringe (108, 109, 110, 111) am mittleren Verbundrotor (87, 88) und an der hinteren Stumpfwelle (91) des Rotors Übertragungsräume (95, 107) für den Druckwasserein- und austritt in den Rotor hinein und aus ihm heraus (96, 101 u. 106, 99) zum Gaskanal (114, 125, 133) hin und zu den hinteren Wellenlagern (112, 113, 81, 82) hin ab­ dichten.

6. Großgasturbine nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) ein zusammenfassendes wassergekühltes doppelwandiges Gehäuse (71) sowohl die Scheibenringbrennkammer (74, 119) als auch die Turbine (122, 125 bis 132) als auch den Austrittsdiffusor (133) und in dessen mit Hohlprofilspeichen (80) angeschlos­ senem und getragenem Nabengehäuse (79) das Lagergehäuse (81, 82) des hinteren Radiallagers (112) und des Axiallagers (113) der Maschine enthält, und daß
• b) das Gehäuse (71) in eine vordere Wasserkammer (83), in welche das Druckwasser eintritt (85), und aus welcher es durch die hohlen Verdichteraustritts- (115) und die hohlen Turbinen­ eintrittsleitschaufeln (122) sowie durch den von einer Gehäu­ setrommel (100) umgebenen Übertragungsraum (95) in den Rotor übertritt, und in eine hintere Wasserkammer (84), zu welcher auch der lnnenraum der Diffusornabe, soweit er nicht vom Lagergehäuse in Anspruch genommen ist, und die Hohlräume in den Profilspeichen gehören, und in welche das Druckwasser aus dem Rotor zurückkehrt, um aus ihr heraus abgeführt (86) zu werden, unterteilt ist.

7. Großgasturbine nach Anspruch 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor als geschweißter Trommel-Scheibenrotor (87 bis 94) mit miteingeschweißten Laufschaufeln (125, 126, 127, 128) nach­ einander durchströmte, durch Verbindungsbohrungen (97, 98, 99) miteinander verbundene Wasserkammern (102 bis 106) zwischen den Scheiben besitzt, und daß jede der wasserdurchflossenen Laufschaufeln zwischen die beiden Teilstücke eines Kanals (98) geschaltet ist.

8. Großgasturbine nach Anspruch 1 und 5 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Leitschaufeln (129, 130, 131) der hinteren Turbinen­ stufen druckwassergefüllte Hohlschaufeln sind und großflächig gekühlte Schaufelfüße (132) haben.

9. Gegenläufiger-Gewinde-Radial-Wellendichtring für Turbinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein beidseitig mit den Seitenwandringen (32, 33) axial verzahnter (34, 37, 35, 38) Elastomerring (36) sowohl auf den beiden Gleitringen (42, 43) als auch unter einem von außen (39) mit druckgeregeltem Sperr­ fluid (hier Druckwasser) versorgten Druckfluidraum (40) liegt, welcher seinerseits durch in den Elastomerring (36) gespickte Kapillarrohre (41) mit dem Radialspalt (44) zwischen den Gleit­ ringen (42, 43) verbunden ist.

10. Einfacher-Gewinde-Radial-Wellendichtring für Turbinen nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich über dem mit dem an der Niederdruckseite in den Gehäusering (141) eingepreßten Seitenwandring (142) axial verzahnten (143/145), auf dem Gleit­ ring (146) ruhenden Elastomerring (144) ein an das Hochdruck­ fluid angeschlossener (154) Druckfluidraum (153) befindet, und daß der Aufsetzring (156) als massiver Elastomer- oder PTFE- Ring von einer ihn umschließenden Ringfeder (157) in der hoch­ druckseitig in das Gehäuse (141) eingedrehten Ringnut (155) auf den Rotor gepreßt wird.