Dichtungsanordnung

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung umfassend eine mit Dichtspitzen ausgebildete Dichtung, wobei die Dichtspitzen in einem Dichtungspartner angeordnet sind.

Bei einer Strömungsmaschine ist es zwingend erforderlich zwischen dem drehbaren Rotor und dem Stator eine Dichtung anzuordnen. In Dampfturbinen als Ausführungsform einer Strömungsmaschine sind die Wellendurchmesser und Drehzahlen vergleichsweise groß. Dadurch sind die Umfangsgeschwindigkeiten an den zu dichtenden Kontaktstellen vergleichsweise hoch.

Dichtungen sollen allgemein die Leckage eines Arbeitsfluids aus einem Innenraum bzw. das Eindringen eines Fremdfluids von außen verhindern. Im Dampfturbinenbau haben sich so genannte Labyrinthdichtungen bewährt. In einer Labyrinthdichtung ergibt sich die Dichtwirkung aus dem Zusammenspiel einer scharfkantig ausgebildeten Drosselstelle und einer nachfolgenden Disspiationskammer , in der die an der Drosselstelle erzeugte Geschwindigkeit in Wärme umgewandelt wird.

Es sind auch andere Dichtungen bekannt, wie zum Beispiel Kamm-Nut, Spitze-Spitze und Durchblick-Dichtungen. Alle diesen Dichtungen weisen jeweils Dichtspitzen auf.

Die Dichtungsleistung ist bei Temperaturen über 600°C derzeit durch die mechanischen HCF-Eigenschaf ten (High-Cycle-Fatigue ) der Dichtungs spitzen begrenzt.

Einen ausgeprägten Einfluss auf die Leistung einer Dampfturbine hat der Leckagemassenstrom am Ausgleichskolben. Um minimale Radialspiele bei gleichzeitig robustem Betriebsverhalten zu gewährleisten, werden bei der Abdichtung des Ausgleichskolbens federunterstützte Segmente verwendet. Hierbei werden die federunterstützten Segmente aus dem Material X22CrMoV12-l ausgebildet, wobei dieses Material ein gutes Oxidations verhalten zeigt, um die notwendigen Abstände zwischen Segment und Gehäuse und ausreichende HCF-Werte für integrierte Dichtspitzen bis zu ~600°C zu gewährleisten. Bei Temperaturen über ~600°C begrenzen die HCF-Werte von X22CrMoV12-l oft die Länge der Dichtspitzen und damit die Dichtungsleistung. Ein anderer Werkstoff mit besseren HCF-Werten ist wünschenswert, um die Dichtungsleistung zu optimieren.

An dieser Stelle setzt die Erfindung an.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine verbesserte Dichtung anzugeben.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Dichtungsanordnung umfassend eine mit Dichtspitzen ausgebildete Dichtung, wobei die Dichtspitzen in einem Dichtungspartner angeordnet sind, wobei die Dichtspitzen aus einem Material ausgebildet sind, das bei einer Temperatur von im Wesentlichen 600°C und einer Mittelspannung von im Wesentlichen 15 MPa eine Spannungsamplitude von im Wesentlichen über lOOMPa aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Dichtungsanordnung umfassend eine mit Dichtspitzen ausgebildete Dichtung, wobei die Dichtspitzen in einem Dichtungspartner angeordnet sind, wobei die Dichtspitze aus dem Material NiCr22Fel8Mo ausgebildet ist.

Mit dem Wechsel des Materials der Dichtspitzen auf NiCr22Fel8Mo, das auch unter dem Namen Hastalloy bekannt ist, wird folgender Effekt erreicht: Der Wechsel des Dichtspitzen- materials zu NiCr22Fel8Mo führt zu deutlich besseren HCF- Werten oberhalb von ~600°C und zu einer besseren Dichtungsleistung. Außerdem sind durch den Materialwechsel längere Dichtspitzen im Vergleich zum heutigen Design möglich. Der Leckagemassenstrom reduziert sich dadurch, wodurch eine größere Leistung erreichbar ist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben .

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Dichtungspartner (2) aus einem Material ausgebildet, das eine Zunderneigung von kleiner als 600 pm bei einer Temperatur von im Wesentlichen 600°C über 200 000h aufweist.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Dichtungspartner aus dem Material X22CrMoV12-l ausgebildet.

Dies ist besonders kosteneffizient, da der Dichtungspartner aus dem günstigeren Material X22CrMoV12-l ausgebildet werden kann .

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.

Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit gleichen Bezugs Zeichen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese sollen die Ausführungsbeispiele nicht maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der in der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines segmentartigen Dichtungspartners entlang einer Rotationsachse gesehen Figur 2 eine schematische Darstellung des segmentartigen Dichtungspartners aus Figur 1 im Querschnitt gesehen

Figur 3 eine schematische Darstellung eines Details der Dichtungsanordnung aus Figur 2.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines segmentartigen Dichtungspartners 2 entlang einer Rotationsachse 3 gesehen. Der Dichtungspartner 2 kann beispielsweise in einer Dampfturbine als Teil einer Dichtung zwischen einem Ausgleichskolben und einem als Innengehäuse ausgebildeten Stator sein .

Eine weitere Einsatzmöglichkeit ist, den Dichtungspartner 2 als Dichtung zwischen den Dichtspitzen einer Laufschaufel und einem als Innengehäuse ausgebildeten Stator einzusetzen.

Der Dichtungspartner 2 ist in einer Umfangsrichtung 4 aus einzelnen Segmenten ausgebildet, wobei in der Figur 1 lediglich ein Segment dargestellt ist.

Die Figur 2 zeigt eine Dichtungsanordnung 1 im Querschnitt gesehen (Schnitt entlang der Linie A-A aus Figur 1) . Die Dichtungsanordnung 1 umfasst eine Dichtung 5, wobei die Dichtung 5 mehrere Dichtspitzen 6 umfasst. In der Figur 2 sind lediglich zwei Dichtspitzen mit dem Bezugszeichen 6 aus Gründen der Übersichtlichkeit versehen. Die Anordnung der Dichtspitzen 6 in den Dichtungspartner 2 wird in der Figur 3 erläutert .

Die Dichtung 5 kann eine Labyrinthdichtung, eine Kamm-Nut-, Spitze-Spitze- oder Durchblick-Dichtung sein. All diese Dichtungen weisen jeweils Dichtspitzen 6 auf. Der Dichtungspartner 2 ist für den Einbau um einen um die Rotationsachse 3 symmetrisch ausgebildeten weiteren Dichtungspartner (nicht dargestellt) ausgebildet, wobei der Dichtungspartner 2 segmentartig ausgebildet ist (siehe Figur 1) .

Die Figur 3 zeigt eine vergrößerte Darstellung einer Dichtspitze 6 aus der Figur 2. Der Dichtungspartner 2 weist eine Nut 7 auf, in die die Dichtspitze 6 mit einem im Wesentlichen rechtwinkligen Endbereich 8 angeordnet wird. Die Dichtspitze 6 wird mit einem Stemmdraht 9 in der Nut 7 verstemmt.

Anschließend wird eine abrasive Schicht 10 auf dem Dichtungspartner 2 angeordnet. Dem Dichtungspartner 2 gegenüberliegend ist ein weiterer Dichtungspartner angeordnet, der ebenfalls eine mit Dichtspitzen ausgebildete Dichtung 5 umfasst. Diese Dichtspitzen können in die abrasive Schicht 10, ohne einen größeren Schaden hervorzurufen, eingreifen und damit die Dichtwirkung verbessern.

Die Dichtspitze 6 ist aus dem Material NiCr22Fel8Mo ausgebildet. Eine andere Bezeichnung für das Material NiCr22Fel8Mo ist Hastalloy.

Der Dichtungspartner 2 ist aus dem Material X22CrMoV12-l ausgebildet .