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Title:
STEAM TURBINE WITH SEALING SHELL AND MAGNETIC BEARING ARRANGED THEREIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/176830
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a steam turbine (1) having a turbine housing (2), a rotor shaft (4) which protrudes into the interior of the turbine housing (2), at least one sealing shell (6) which is arranged in a sealing shell receiving area (5) of the turbine housing (2) so as to seal the rotor shaft (4), and a magnetic bearing arrangement (13) for bearing the rotor shaft (4). The invention is characterized in that at least one magnetic bearing element (14a, 15a, 15b; 20) of the magnetic bearing arrangement (13) is arranged in the sealing shell (6). The invention further relates to a sealing shell (6) for a steam turbine (1) for sealing a rotor shaft (4) protruding into a turbine housing (2) of the steam turbine (1), said sealing shell being characterized in that at least one magnetic bearing element (14a, 15a, 15b; 20) of a magnetic bearing arrangement (13) is arranged in the sealing shell (6) in order to support the rotor shaft (4).

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Inventors:
MELLER FRANK (DE)
BACKASCH RÜDIGER (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/053274
Publication Date:
November 26, 2015
Filing Date:
February 17, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
F01D11/02; F01D25/16; F16C32/04
Domestic Patent References:
WO2012004821A12012-01-12
WO1990014525A11990-11-29
Foreign References:
DE4105258A11992-08-27
DE102011077803A12012-12-20
EP2009286A12008-12-31
DE2515315A11976-10-21
US2883212A1959-04-21
EP0361844A21990-04-04
DE102011005347A12012-09-13
US1339156A1920-05-04
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Claims:
Patentansprüche

1. Dampfturbine (1), aufweisend ein Turbinengehäuse (2), eine in einen Innenraum des Turbinengehäuses (2) ragende Rotorwel¬ le (4), wenigstens eine Dichtschale (6), die in einer Dicht¬ schalenaufnahme (5) des Turbinengehäuses (2) die Rotorwelle

(4) abdichtend angeordnet ist, und eine Magnetlageranordnung

(13) zur Lagerung der Rotorwelle (4),

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

dass wenigstens ein Magnetlagerelement (14a, 15a, 15b; 20) der Magnetlageranordnung (13) in der Dichtschale (6) angeord¬ net ist.

2. Dampfturbine (1) gemäß Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

dass in der Dichtschale (6) angeordnete Magnetlagerelemente (14a, 15a, 15b; 20) wenigstens ein Axial-Magnetlagerelement (15a) und wenigstens ein Radial-Magnetlagerelement (14a, 15b;

20) umfassen.

3. Dampfturbine (1) gemäß Anspruch 1 oder 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

dass in der Dichtschale (6) angeordnete Magnetlagerelemente (14a, 15a, 15b; 20) ein Axial/Radial-Magnetlager (15) und ein davon axial beabstandetes Radial-Magnetlager (14) bilden.

4. Dampfturbine (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

dass das Radial-Magnetlager (14) wenigstens teilweise in ei¬ nen über das Turbinengehäuse (2) hinaus nach innen ragenden Abschnitt der Dichtschale (6) angeordnet ist.

5. Dampfturbine (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

dass die Magnetlagerelemente (14a, 15a, 15b; 20) wenigstens teilweise zur Abdichtung eines Innenraums des Turbinengehäu¬ ses (2) beitragen.

6. Dampfturbine (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

dass wenigstens eines der Magnetlagerelemente (20) ein Mag¬ netlamellenpaket (22) mit einer Vielzahl von ersten Lamellen (23) und zweiten Lamellen (24) aufweist, wobei sich ein

Spaltabstand der ersten Lamellen (23) von einem Spaltabstand der zweiten Lamellen (24) unterscheidet, wobei die Spaltab¬ stände so bemessen sind, dass das Magnetlamellenpaket ein Dichtungselement in der Art einer Labyrinthdichtung zur Ab¬ dichtung des Innenraums des Turbinengehäuses (2) bildet.

7. Dampfturbine (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

dass wenigstens Teile der Magnetlagerelemente (14a, 15a, 15b; 20) über ein in die Dichtschale eingeleitetes Kühlmedium kühlbar sind.

8. Dampfturbine (1) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtschale (6) einen Ringkanal (12), der nach radi¬ al innen offen ist und zur Einleitung des Kühlmediums ausge¬ bildet ist, aufweist.

9. Dampfturbine (1) gemäß Anspruch 7 oder 8,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

dass das Turbinengehäuse (2) ausgebildet ist, das Kühlmedium dem Ringkanal (12) der Dichtschale (6) zuzuführen.

10. Dampfturbine (1) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

dass das Kühlmedium ein Sperrmedium zur Abdichtung des Innen¬ raums des Turbinengehäuses (2) ist.

11. Dampfturbine (1) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium Abdampf der Dampf¬ turbine (1) ist.

12. Dampfturbine (1) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Turbinengehäuse (2) einen Sperrdampfräum (10) zur Aufnahme von aus einem Arbeitsraum (3) des Turbinengehäuses entweichenden Abdampf aufweist.

13. Dampfturbine (1) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

dass ein Ventilationselement (16) vorgesehen ist, das ausge¬ bildet ist, das Kühlmedium über einen Spalt, der zwischen der Rotorwelle und den Magnetlagerelementen und/oder der Dicht¬ schale ausgebildet ist, nach außen oder innen zu befördern.

14. Dampfturbine (1) gemäß Anspruch 13,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

dass das Ventilationselement (16) durch die Rotorwelle ange¬ trieben wird.

15. Dichtschale (6) für eine Dampfturbine (1) zur Abdichtung einer in ein Turbinengehäuse (2) der Dampfturbine (1) ragen¬ den Rotorwelle (4),

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

dass wenigstens ein Magnetlagerelement (14a, 15a, 15b; 20) einer Magnetlageranordnung (13) zur Lagerung der Rotorwelle (4) in der Dichtschale (6) angeordnet ist.

Description:
Beschreibung

DAMPFTURBINE MIT DICHTSCHALE UND DARIN ANGEORDNETEM MAGNETLAGER

Die Erfindung betrifft eine Dampfturbine und eine Dichtschale für eine Dampfturbine.

Es ist bekannt, den Innenraum eines Turbinengehäuses mit Dichtschalen, die in entsprechenden Dichtschalenaufnahmen montiert sind und einen Eintrittsbereich einer Rotorwelle in den Innenraum bilden, gegenüber der äußeren Umgebung abzu ¬ schirmen. Gegebenenfalls werden auch äußere und innere Dicht ¬ schalen eingesetzt, die mit einem Sperrmedium wie etwa Dampf beaufschlagt werden können. Es ist auch bekannt, die Rotor ¬ welle einer Dampfturbine durch eine Magnetlageranordnung zu lagern. Dabei sind die Magnetlager außerhalb des Turbinenge ¬ häuses angeordnet. Dies führt auch aufgrund des Aufbaus von Magnetlagern zu einem vergleichsweise großen Lagerabstand, der insbesondere bei kleinen Dampfturbinen ein unproportio ¬ niertes Erscheinungsbild hervorruft. Im Übrigen führt der große Lagerabstand auch zu einem höheren Raumbedarf und auf ¬ grund der größeren Wellenlänge zu einem höheren Gewicht und Materialbedarf der Dampfturbine. Die Magnetlagerung ersetzt nur die ölgeschmierte Lagerung.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile im Stand der Technik wenigs ¬ tens teilweise zu beseitigen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Dampfturbine zur Verfügung zu stellen, die trotz der Verwendung von Magnetlagerungen einen möglichst ge ¬ ringen Lagerabstand zu gewährleisten.

Vorstehende Aufgabe wird durch eine Dampfturbine gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und eine Dichtschale für eine Dampf ¬ turbine gemäß dem unabhängigen Anspruch 15 gelöst. Weitere Aufgaben, Merkmale und Einzelheiten der vorliegenden Erfin ¬ dung gehen aus den Unteransprüchen, der Beschreibung bevor ¬ zugter Ausführungsbeispiele und den Zeichnungen hervor. Merk- male und Vorteile, die im Zusammenhang mit der erfindungsge ¬ mäßen Dampfturbine beschrieben werden, sind gleichermaßen auf die Dichtschale für eine Dampfturbine zu beziehen und umge ¬ kehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Er- findungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird be ¬ ziehungsweise werden kann.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Dampfturbine, welche ein Turbinengehäuse, eine in einen Innenraum des Turbinengehäuses ragende Rotorwelle, we ¬ nigstens eine Dichtschale, die in einer DichtSchalenaufnahme des Turbinengehäuses die Rotorwelle abdichtend angeordnet ist, und eine Magnetlageranordnung zur Lagerung der Rotorwel ¬ le aufweist, gelöst. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Mag ¬ netlagerelement der Magnetlageranordnung in der Dichtschale angeordnet. Dadurch, dass wenigstens ein Magnetlagerelement der Magnetlageranordnung in der Dichtschale angeordnet bezie ¬ hungsweise aufgenommen ist, kann die Dichtschale eine weitere Funktion neben der Dichtwirkung erfüllen. Der Lagerabstand der Magnetlageranordnung und die Länge der Rotorwelle der Dampfturbine können verkürzt werden. Der gesamte Raumbedarf der Dampfturbine, das Gewicht und der Materialbedarf sowie die Herstellungskosten der Dampfturbine können dadurch ver ¬ ringert werden. Die Dampfturbine erhält ein

proportionierteres, kompakteres Erscheinungsbild. Da eine Dichtschalenaufnahme, das heißt, eine Öffnung zur Aufnahme der Dichtschale, in dem Turbinengehäuse ohnehin vorhanden ist, sind an dem Turbinengehäuse keine weiteren Änderungen erforderlich. Lediglich die ohnehin vorhandenen Dichtschale beziehungsweise die Dichtschalen sind zur Aufnahme der Mag ¬ netlagerelemente anzupassen. Die Außenkontur der Dichtschale, in der das wenigstens eine Magnetlagerelement der Magnetla ¬ geranordnung angeordnet ist, kann aufgrund der Anordnung des wenigstens einen Magnetlagerelements in der Dichtschale so gestaltet werden, dass sie in die vorhandene Dichtschalenauf- nahme des Turbinengehäuses passt. Eine derartig ausgebildete Dampfturbine ist kompakter als bisher bekannte Dampfturbinen, die außerhalb des Turbinengehäuses eine Magnetlageranordnung aufweisen. Ferner ist durch die Kombination der Dichtschale mit wenigstens einem Magnetlagerelement eine Gewichtserspar ¬ nis der gesamten Dampfturbine realisiert. Die Rotorlänge der Dampfturbine und damit die gesamte Dampfturbine kann durch die Integration des wenigstens einen Magnetlagerelements der Magnetlageranordnung in der Dichtschale kürzer und damit leichter ausgestaltet werden.

In der Dichtschale aufgenommene Magnetlagerelemente umfassen bei einer bevorzugten Dampfturbine vorzugsweise wenigstens ein Axial-Magnetlagerelement und wenigstens ein Radial- Magnetlagerelement . Insbesondere können alle Magnetlagerele ¬ mente der Magnetlageranordnung, die auf einer jeweiligen Sei ¬ te der Dampfturbine vorgesehen sind, in der Dichtschale ange ¬ ordnet beziehungsweise integriert sein. In besonders vorteil ¬ hafter Weise können die in der Dichtschale aufgenommen Mag ¬ netlagerelemente ein Axial/Radial-Magnetlager und ein davon axial beabstandetes Radial-Magnetlager bilden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann bei einer Dampfturbine vorgesehen sein, dass die Dichtschale eine äußere Dichtschale und eine innere Dichtschale umfasst und das Radial-Magnetlager wenigstens teilweise in einen nach in ¬ nen über das Turbinengehäuse hinaus ragenden Abschnitt der äußeren Dichtschale angeordnet ist. Wenn die Dampfturbine ne ¬ ben einer äußeren Dichtschale noch eine innere Dichtschale aufweist, kann auch eine doppelte Abdichtung der Rotorwelle verwirklicht werden. Zwischen der äußeren Dichtschale und der inneren Dichtschale ist ein Ringraum ausgebildet, der bei ¬ spielsweise als Sammelraum für entweichenden Abdampf nutzbar ist. Wenn das Radial-Magnetlager wenigstens teilweise in ei ¬ nen nach innen über das Turbinengehäuse hinaus ragenden Ab ¬ schnitt der äußeren Dichtschale angeordnet ist, rücken die Magnetlagerelemente der Magnetlageranordnung noch weiter zu ¬ sammen und der Lagerabstand kann noch weiter verringert wer ¬ den. Der Abdampf, der in dem Ringraum vorhanden ist, kann den nach innen ragenden Abschnitt der äußeren Dichtschale umströ ¬ men und temperieren, damit insbesondere zur Vortemperierung des dort angeordneten Radial-Magnetlagers beitragen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann bei einer Dampfturbine vorgesehen sein, dass die Magnet- lagerelemente wenigstens teilweise zur Abdichtung eines In ¬ nenraums des Turbinengehäuses beitragen. Dadurch kann auf zu ¬ sätzliche Dichtelemente wenigstens teilweise verzichtet wer ¬ den, wodurch auch die Herstellungskosten und der Raumbedarf weiter verringert werden können. Beispielsweise kann ein Spaltabstand der Magnetlagerelemente so bemessen sein, dass eine Spaltdichtung verwirklicht wird. Als Spaltabstand wird ein Abstand beziehungsweise eine Stärke eines Spalts zwischen einer Wirkfläche des jeweiligen Magnetlagerelements und einer Gegenfläche oder Reaktionsfläche verstanden. Beispielsweise kann eine Innenkontur eines Radial-Magnetlagerelements als

Wirkfläche und eine gegenüberliegende Außenkontur der Rotor ¬ welle als Reaktionsfläche verstanden werden. Gleichermaßen kann eine in axialer Richtung freiliegende Fläche eines Axi- al-Magnetlagers als Wirkfläche und eine Abstüt zfläche eines Wellenabsatzes, Wellenrings oder dergleichen, an welcher sich das Axial-Magnetlager abstützt, als Reaktionsfläche verstan ¬ den werden.

Die Dichtwirkung kann bevorzugt auch dadurch erzielt werden, dass wenigstens eines der Magnetlagerelemente ein Magnetla ¬ mellenpaket mit einer Vielzahl von ersten Lamellen und zwei ¬ ten Lamellen aufweist, wobei sich ein Spaltabstand der ersten Lamellen von einem Spaltabstand der zweiten Lamellen unter ¬ scheidet, wobei die Spaltabstände so bemessen sind, dass das Magnetlamellenpaket ein Dichtungselement in der Art einer

Labyrinthdichtung zur Abdichtung des Innenraums des Turbinen ¬ gehäuses bildet. Hierdurch kann eine besonders effektive Dichtwirkung erzielt werden. Es kann auch vorgesehen werden, dass eine Dichtwirkung der Magnetlagerelemente von innen nach außen, vom Innenraum des Turbinengehäuses aus gesehen, ab ¬ nimmt. Wenn beispielsweise ein Sperrmedium zur Abdichtung in der Dichtschale verwendet wird, kann durch eine solche ge ¬ richtete Dichtwirkung eine wirkungsvolle Abführung des Sperr- mediums über den Lagerspalt erzielt werden.

Gemäß einer ebenfalls bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann bei einer Dampfturbine vorgesehen sein, dass wenigstens Teile der Magnetlagerelemente über ein in die Dichtschale eingeleitetes Kühlmedium kühlbar sind. Dazu können beispiels ¬ weise Kanäle in der Dichtschale ausgebildet sein, welche das Kühlmedium in geeigneter Weise an den Magnetlagerelementen vorbeileiten, um Wärme von diesen aufzunehmen. Die Kühlwir ¬ kung ist vorzugsweise so bemessen, dass die Magnetlagerele ¬ mente im Betrieb abhängig von den verwendeten Werkstoffen der Magnetlagerelemente eine Temperatur von beispielsweise dauer ¬ haft maximal 200°C nicht überschreiten. Wenn die Dichtschale einen Ringkanal aufweist, der nach radial innen offen ist und zur Einleitung des Kühlmediums ausgebildet ist, kann das Kühlmedium bis zum Lagerspalt der Magnetlagerelemente gelei ¬ tet werden. Wenn das Turbinengehäuse ausgebildet ist, das Kühlmedium der Ringkammer der Dichtschale zuzuführen, kann die Dichtschale ohne eigene Anschlusselemente ausgeführt sein. Eine vorteilhafte Synergie kann ausgenutzt werden, wenn das Kühlmedium gleichzeitig ein Sperrmedium zur Abdichtung des Innenraums des Turbinengehäuses ist. Mit anderen Worten, die Dichtschale ist mit dem Ringkanal vorteilhaft ausgebil ¬ det, um das Sperrmedium, das gleichzeitig als Kühlmedium dient, in einen Dichtspalt beziehungsweise Lagerspalt zwi ¬ schen der Dichtschale beziehungsweise den darin aufgenommenen Magnetlagerelementen und der Rotorwelle einzupressen. Unter Umständen kann es für eine wirkungsvolle Kühlung der Magnet ¬ lagerelemente bereits ausreichen, wenn der Ringkanal neben oder zwischen den jeweiligen Magnetlagerelementen so angeord ¬ net ist, dass das Sperrmedium die Wärme der jeweiligen Mag ¬ netlagerelemente aufnehmen kann. Anderenfalls können zusätz ¬ liche Kühlkanäle vorgesehen sein. Besonders effizient ist das System, wenn das Kühlmedium Abdampf der Dampfturbine ist, insbesondere wenn das Turbinengehäuse einen Sperrdampfräum zur Aufnahme von aus einem Arbeitsraum des Turbinengehäuses entweichenden Abdampf aufweist, von welchem Sperrdampfräum aus der Abdampf über geeignete Leitungen der Dichtschale zu- geführt wird. Es ist zu bemerken, dass in vielen Fällen die Sperrdichtung über die Dichtschale bereits vorgesehen ist, oft auch unter der Verwendung des Abdampfs als Sperrmedium. Somit ist das Turbinengehäuse bereits zum Anschluss einer Sperrmedienleitung oder zur Sammlung des Abdampfs und Einlei ¬ tung desselben in die Dichtschale vorbereitet. Auch in dieser Hinsicht sind, zumindest soweit das Sperrmedium wie z. B. der Abdampf der Dampfturbine als Kühlmedium nutzbar ist, am Tur ¬ binengehäuse keine weiteren Änderungen erforderlich.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann bei einer Dampfturbine vorgesehen sein, dass ein Ventilationsele ¬ ment vorgesehen ist, das ausgebildet ist, das Kühlmedium über einen Spalt, der zwischen der Rotorwelle und den Magnetlager ¬ elementen und/oder der Dichtschale ausgebildet ist, nach au ¬ ßen zu befördern. Das Ventilationselement wird vorzugsweise durch die Rotorwelle angetrieben. Auf diese Weise kann auch auf einfache Weise ein Druckgefälle erzeugt oder verstärkt werden, um das Kühlmedium, das ggf. mit dem Sperrmedium iden ¬ tisch ist, aus dem Lagerspalt zu saugen und somit für eine kontinuierliche Nachführung des Kühlmediums zu sorgen.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Dichtschale für eine Dampfturbine zur Abdichtung einer in ein Gehäuse der Dampfturbine ragende Rotorwelle, wobei wenigstens ein Magnet ¬ lagerelement einer Magnetlageranordnung zur Lagerung der Ro ¬ torwelle in der Dichtschale aufgenommen ist.

Die Verwendung der Dichtschale bringt die gleichen Vorteile mit sich, die im Zusammenhang mit der Dampfturbine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung diskutiert worden sind.

Es ist zu verstehen, dass die Dichtschale zur Aufnahme des wenigstens einen Magnetlagerelements ausgebildet ist. Es ist auch zu bemerken, dass die so angepasste Dichtschale auch als Lageraufnahme verstanden werden kann, deren Außenkontur zur Anbringung in einer DichtSchalenaufnahme angepasst ist und die auch zur Abdichtung der Rotorwelle beziehungsweise zur Abdichtung eines Innenraums des Turbinengehäuses gegen die äußere Umgebung an der Rotorwelle angepasst ist. Auch eine solche Lageraufnahme bringt die gleichen Vorteile mit sich, die im Zusammenhang mit der Dampfturbine gemäß dem ersten Ge- Sichtspunkt der Erfindung beziehungsweise mit der Dichtschale gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung diskutiert wor ¬ den sind.

Alle Weiterbildungen, Varianten und Abwandlungen der Erfin- dung sind für sich genommen eigenständige Ausführungsformen der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung wird im Weiteren anhand der beglei tenden Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen jeweils schema ¬ tisch:

Figur 1 einen Ausschnitt einer Dampfturbine nach einem ers ¬ ten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und

Figur 2 einen Teilabschnitt einer Dichtschale mit einem

Magnetlagerelement in einer Ausführungsvariante.

Es versteht sich, dass die Darstellung in den Figuren rein schematisch ist und dass in den Figuren gezeigte Abmessungen, Dimensionsverhältnisse und Einbaulagen von Bauelementen die Erfindung in keiner Weise einschränken, sofern es nicht aus der nachstehenden Beschreibung oder den Ansprüchen ausdrück ¬ lich hervorgeht.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Dampfturbine 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Genau ¬ er gesagt zeigt der Ausschnitt von Fig. 1 einen Bereich der Dampfturbine 1, an welchem eine Rotorwelle 4 durch ein Turbi- nengehäuse 2 der Dampfturbine 1 hindurchtritt, der Rest der Dampfturbine 1 ist weggeschnitten. Im Schnitt dargestellte Bauelemente sind zudem nur auf der in der Figur oberen Seite der Rotorwelle 4 dargestellt, auf der unteren Seite sind sie ebenfalls weggeschnitten.

Die Dampfturbine 1 weise ein Turbinengehäuse 2 auf, welches einen Arbeitsraum 3 der Dampfturbine 1 begrenzt. Das Turbi- nengehäuse 2 weist stirnseitig zwei Wände auf, von denen eine äußere als Stirnwand 2a bezeichnet wird und eine weiter innen liegende als Zwischenwand 2b bezeichnet wird. Die Stirnwand 2a weist eine DichtSchalenaufnahme 5 auf, welche eine (äuße ¬ re) Dichtschale 6 aufnimmt. Die Zwischenwand 2b weist eine DichtSchalenaufnahme 7 auf, welche eine (innere) Dichtschale 8 aufnimmt. Die innere Dichtschale 8 weist ein Dichtelement 9 wie z. B. eine Packung auf. Zwischen der Stirnwand 2a und der Zwischenwand 2b ist ein Sperrdampfräum 10 definiert. In dem Sperrdampfräum 10 kann je nach den Druckverhältnissen im Sperrdampfräum 10 und dem Arbeitsraum 3 bei Betrieb der

Dampfturbine 1 Abdampf aus dem Arbeitsraum 3 der Dampfturbine 1 gesammelt werden. D.h., herrscht im Sperrdampfräum 10 ein geringerer Druck als im Arbeitsraum 3, kann Abdampf am Dicht ¬ element 9 vorbei in den Sperrdampfräum 10 gelangen. Leckdampf kann wiederum aus dem Sperrdampfräum 10 an dem Radiallager ¬ element 14 vorbei in den Ringkanal 12 gelangen, in dem Atmo ¬ sphärendruck beziehungsweise annähernd Atmosphärendruck vor ¬ herrscht. Über das Ventilationselement 16 kann der Leckdampf abgesaugt werden und einem Absaugbehältnis 27 zugeführt wer- den. Es ist aber auch umgekehrt möglich, nämlich dass das Ab ¬ saugbehältnis 27 ein Druckbehältnis ist und über das Ventila ¬ tionselement 16 der Ringkanal 12 unter Druck gesetzt wird, so dass kein Leckdampf aus dem Sperrdampfräum 10 in den Ringka ¬ nal 12 austreten kann. SO kann über das Ventilationselement 16 aus dem Druckbehältnis 12 Kühldampf an den Magnetlagerele- menten 15a, 15b vorbei in den Ringkanal 12 zur Kühlung der Magnetlageranordnung 13 gepumpt werden. Alternativ oder zu ¬ sätzlich kann über das Druckbehältnis 12 Leckdampf, der vor ¬ her aus dem Sperrdampfräum 10 abgezogen wurde, oder sonstiger Kühldampf aus dem Druckbehältnis 27 über das Ventilationsele ¬ ment 16 dem Verteilkanal 11 zur Kühlung der Magnetlageranord ¬ nung 13 zugeführt werden.

D.h., in der Stirnwand 2a ist ein Verteilkanal 11 in Form ei- ner nach innen, d. h. zu der äußeren Dichtschale 6 hin, offe ¬ nen Ringnut ausgebildet. Der Verteilkanal 11 steht über nicht näher dargestellte Mittel wie etwa Bohrungen und/oder Kanäle mit dem Druckbehältnis 27 und dem Ventilationselement 16 in Verbindung. Die äußere Dichtschale 6 weist einen nach innen, d. h. zu der Rotorwelle 4 hin, offenen Ringkanal 12 auf. Der Ringkanal 12 kann über nicht näher dargestellte Mittel wie etwa Bohrungen und/oder Kanäle mit dem Verteilkanal 11 der Stirnwand 2a kommunizieren.

Die Dichtschale 6 ist zur Aufnahme von Magnetlagerelementen einer Magnetlageranordnung 13 ausgebildet. Die Magnetlageran- ordnung 13 umfasst ein Radialmagnetlager 14 und ein Axial- /Radialmagnetlager 15. Das Radialmagnetlager 14 wird durch ein Radial-Magnetlagerelement 14a gebildet. Das Axial-

/Radialmagnetlager 15 wird durch ein Axial-Magnetlagerelement 15a und ein Radial-Magnetlagerelement 15b gebildet. Die Mag ¬ netlagerelemente sind so in der Dichtschale 6 aufgenommen, dass der Ringkanal 12 zwischen den Radial-Magnetlagerelemente 14a, 15b angeordnet ist. Somit sind das Radialmagnetlager 14 und das Axial-/Radialmagnetlager 15 axial voneinander

beabstandet. Die Radial-Magnetlagerelemente 14a, 15b wechsel ¬ wirken mit der Außenfläche der Rotorwelle 4, um die Rotorwel ¬ le 4 mittig, d. h. in einer definierten Mittelachse, berüh- rungslos in der Schwebe zu halten. Das Axial- Magnetlagerelement 15a wechselwirkt mit einer zu der Dicht ¬ schale 6 weisenden Stirnfläche eines Wellenabsatzes 4a, um die Rotorwelle 4 axial berührungslos abzustützen. Der Wellen ¬ absatz 4a trägt ein Ventilationselement 16, welches Ventila- tionskanäle (gestrichelt dargestellt) aufweist, die von der Dichtschale 6 weg weisen.

Im Betrieb der Dampfturbine 1 gelangt Abdampf des Turbinen ¬ prozesses aus dem Arbeitsraum 3 der Dampfturbine 1 in den Sperrdampfräum 10 und kann nach Entfernung aus dem Sperr ¬ dampfraum 10 von extern, beispielsweise über das Ventilati ¬ onselement 16 über den Verteilkanal 11 der Stirnwand 2a dem Ringkanal 12 der Dichtschale 6 zugeführt. Von dort dringt der Abdampf in einen zwischen der Rotorwelle 4 einerseits und der Dichtschale 6 beziehungsweise den Magnetlagerelementen 14a, 15a, 15b andererseits ausgebildeten Dichtspalt (nicht näher dargestellt) und wirkt so als Sperrmedium zur Abdichtung des Lagergehäuses 2 gegen die Rotorwelle 4. Somit tragen die Mag ¬ netlagerelemente 14a, 15a, 15b auch zur Abdichtung bei. Ande ¬ rerseits wirkt der in die Dichtschale 6 gepresste Abdampf (Sperrdampf) als Kühlmedium zur Kühlung der Magnetlagerele- mente 14a, 15a, 15b. Der in dem Sperrdampfräum 10 gesammelte Abdampf kann auch den nach innen ragenden Teil der Dichtscha ¬ le 6 mit dem darin aufgenommenen Radial-Magnetlagerelement 15a vortemperieren. Die Magnetlagerelemente 14a, 15a, 15b können auf diese Weise auf einer Betriebstemperatur unterhalb einer zulässigen Höchsttemperatur gehalten werden. Die zuläs- sige Höchsttemperatur beträgt beispielsweise 200 °C, kann aber je nach Art der verwendeten

Magnetlagerelementematerialien auch darüber oder darunter liegen. Durch das Ventilationselement 16, das sich mit der Rotorwelle 4 mitdreht (also von dieser angetrieben wird) , wird ein zusätzlicher Zug erzeugt, der den Abdampf durch den Dichtspalt nach außen saugt und so die Kühlwirkung weiter verstärkt .

Gegebenenfalls vorhandene, mechanische Notlager zur Abstüt- zung der Rotorwelle 4, wenn die Magnetlagerelemente nicht in Betrieb sind, sind in der Zeichnung weggelassen. Derartige Notlager können auch in der Dichtschale aufgenommen sein oder außerhalb davon vorgesehen sein. Zusätzlich zur Dichtwirkung der Magnetlagerelemente können noch weitere Dichtelemente vorgesehen sein.

Aufgrund der Dichtwirkung der Magnetlageranordnung 13 und der langen äußeren Dichtschale 6 sind der Sperrdampfräum 10 und die innere Dichtschale 8 jedenfalls für Dichtungszwecke nicht immer erforderlich. Der Sperrdampfräum 10 ermöglicht aber auch eine Vortemperierung der Dichtschale 6 mit dem innen liegenden Radial-Magnetlager 14. Bei ausreichender Kühlwir- kung über den Ringkanal 12 und ggf. weitere Kühlkanäle inner ¬ halb der Dichtschale 6 kann der Sperrdampfräum 10 auch wegge ¬ lassen werden. Durch den Wegfall der Zwischenwand 2b und der inneren Dichtschale 8 können die Baulänge des Turbinengehäu- ses 2 und damit der Dampfturbine 1 selbst weiter verringert und der Lagerabstand weiter reduziert werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante eines Magnetlagerele ¬ ments 20, die auch als eigenständige Ausführungsform der Er- findung verstanden werden kann. Genauer gesagt, zeigt Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Dichtschale 6 mit einem Mag ¬ netlagerelement 20 an einer Rotorwelle 4. Das Magnetlagerele ¬ ment 20 ist ein Radial-Magnetlagerelement und kann dem Radi ¬ al-Magnetlagerelement 14a in Fig. 1 entsprechen. Das Prinzip kann aber auf jedes andere Magnetlagerelement übertragen wer ¬ den .

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 weist das Magnetlagerelement 20 einen Lagerkörper 21 und ein darin aufgenommenes Lamellen- paket 22 auf. Zwischen der Rotorwelle 4 einerseits und dem

Magnetlagerelement 20 andererseits ist ein Spalt 25 ausgebil ¬ det. Das Lamellenpaket 22 weist eine Vielzahl von ersten La ¬ mellen 23 und eine Vielzahl von zweiten Lamellen 24 auf. Die ersten Lamellen 23 und zweiten Lamellen 24 sind vorgesehen, um eine Magnetwirkung zu erzeugen, wie es dem Fachmann an sich bekannt ist. Die ersten Lamellen 23 und zweiten Lamellen 24 unterscheiden sich durch ihren Innendurchmesser, sodass die ersten Lamellen 23 näher an der Außenfläche der Rotorwel ¬ le 4 liegen als die zweiten Lamellen 24. Mit anderen Worten, ein Spaltabstand der ersten Lamellen 23 ist kleiner als ein Spaltabstand der zweiten Lamellen 24. Somit ist zwischen der Rotorwelle 4 einerseits und dem Magnetlagerelement 20 ande ¬ rerseits ein Spalt 25 ausgebildet, der eine labyrinthförmige Gestalt aufweist. Mit anderen Worten, das Lamellenpaket 22 des Magnetlagerelements 20 kann eine Labyrinthdichtung mit der Rotorwelle 4 ausbilden. An der Rotorwelle 4 können zu ¬ sätzlich zur nochmals verbesserten Abdichtung als Gegenpart zu den zweiten Lamellen 24 Dichtbleche 26 vorgesehen sein. In der vorliegenden Ausführungsvariante ist jeweils eine ers ¬ te Lamelle 23 im Wechsel mit zwei zweiten Lamellen 24 ange ¬ ordnet. Die ersten Lamellen und zweiten Lamellen 24 bilden somit eine Abfolge von 1-2-1-2- ... -1. Diese Anordnung ist je ¬ doch rein beispielhaft und schränkt die Erfindung in keiner Weise ein. Die Abfolge von ersten Lamellen 23 und zweiten La ¬ mellen 24 kann anstelle der dargestellten Folge 1-2-1-2- ... -1 auch 1-1-1-1- ... -1 oder 2-1-2-1- ... -2 oder 2-2-2-... -2 oder 1-3-1-3- ... -1 oder jede andere Abfolge sein. Durch die Varia ¬ tion der Abfolge kann auch die Dichtwirkung ganz gezielt ge ¬ steuert werden.

Das erfindungsgemäße Prinzip, eine Magnetlagerung mit einer Dichtwirkung zu versehen und ggf. zur Abdichtung optimiert zu gestalten, kann auch auf anderen Anwendungsgebieten angewen ¬ det werden. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Dichtscha ¬ le mit Magnetlagerung bei jeder Art von Strömungsmaschine, Arbeitsmaschine, Rotationsmaschine beziehungsweise techni- scher Einrichtung verwendet werden.

Das Prinzip der vorliegenden Erfindung kann auch von der Sei ¬ te des Magnetlagers betrachtet werden. Daher offenbart die vorliegende Anmeldung auch eine Magnetlageranordnung 13 zur Lagerung einer Rotorwelle 4 einer technischen Einrichtung, vorzugsweise einer Rotationsmaschine, insbesondere einer Strömungsmaschine, besonders bevorzugt einer Dampfturbine 1, wobei die Magnetlageranordnung 13 wenigstens ein Dichtungs ¬ element (Ringkanal 12 und Dichtspalt) , zur Abdichtung eines Innenraums der technischen Einrichtung gegen einen Außenraum der technischen Einrichtung aufweist. Damit ist auch eine In ¬ tegration der Dichtschale 6 und der Lageranordnung 13 ver ¬ wirklicht, und es werden auch die erfindungsgemäßen Vorteile, die oben beschrieben wurden, erzielt. Besonders vorteilhaft sind Magnetlagerelemente der Magnetlageranordnung auch als

Dichtelemente ausgebildet oder tragen zur Abdichtung bei (La ¬ gerspalt beziehungsweise labyrinthförmiger Spalt 15) . Wenn die Magnetlageranordnung 13 eine an eine DichtSchalenaufnahme 5 eines Gehäuses 2 der technischen Einrichtung derart ange- passte Außenkontur aufweist, dass die Magnetlageranordnung in der DichtSchalenaufnahme 5 des Gehäuses 2 der technischen Einrichtung montierbar ist, kann das Gehäuse 2 grundsätzlich ohne weitere konstruktive Anpassung verwendet werden, um die erfindungsgemäßen Vorteile zu erzielen.