EP2218947A1 - Rotor for a flow machine with a shaft seal and method for repairing the rotor - Google Patents

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EP2218947A1
EP2218947A1 EP09002138A EP09002138A EP2218947A1 EP 2218947 A1 EP2218947 A1 EP 2218947A1 EP 09002138 A EP09002138 A EP 09002138A EP 09002138 A EP09002138 A EP 09002138A EP 2218947 A1 EP2218947 A1 EP 2218947A1
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EP
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shaft seal
shaft
groove
rotor
rotor according
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Withdrawn
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EP09002138A
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Uwe Zander
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
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    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/30—Retaining components in desired mutual position
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    • F05D2250/30—Arrangement of components
    • F05D2250/33—Arrangement of components symmetrical

Definitions

  • the invention relates to a rotor for a turbomachine, wherein a shaft seal is provided on the rotor, and a method for repairing the rotor and a method for the subsequent enlargement of the outer diameter of the rotor.
  • a turbomachine for example a steam turbine, has a housing and a rotor, which is rotatably mounted in the housing.
  • the rotor has a shaft which is mounted at its longitudinal ends, each with a bearing which is provided outside the housing. Since the shaft moves relative to the housing during operation of the steam turbine, a radial gap is provided between the shaft and the housing so that the shaft can not touch the housing. The radial gap causes a leakage flow due to the overpressure of the steam within the housing. It is desirable to seal this radial gap as effectively as possible, so that the leakage is minimized.
  • a non-contact labyrinth seal is provided in the radial gap to reduce the leakage, for example.
  • the width of the radial gap is essentially constant over time. It is desirable that the labyrinth seal has the strongest possible sealing effect, so that the efficiency of the steam turbine is high.
  • the width of the radial gap can change, with the intention of preventing the labyrinth seal from rubbing against it.
  • the steam turbine is used to generate electricity in a steam power plant.
  • the high thermal efficiency of the modern steam power plant is based on extreme steam parameters, the handling of which reaches its limits, in particular in the steam turbine. So it is often necessary that in such steam turbines near the entrance of the use of resistant materials is necessary.
  • an increase in the radial clearance would have to be made in the labyrinth in order to prevent any bridging of the game and its dynamic self-amplification.
  • the lifting of the radial gaps is particularly harmful in the piston region of the steam turbine, since this results in particularly high, proportionate Radialspaltmanne.
  • the rotor is conventionally the formation of the shaft seal by tightening of sealing tips or caulking of sealing strips.
  • the type of shaft seal for example, a labyrinth gland seal or a tip-to-tip seal
  • consideration must be given to the chosen material combination between the rotor and the adjacent stationary area.
  • the selected material pairing can only have the properties "high thermal-mechanical strength with poor run-in behavior” or "lower strength with good run-in behavior".
  • the object of the invention is to provide a rotor for a turbomachine with a shaft seal and a method for repairing the rotor and a method for subsequent enlargement of the outer diameter of the rotor, wherein the shaft seal has a high strength and a low leakage rate.
  • the turbomachine rotor comprises a shaft and a shaft seal sleeve mounted on the outer circumference of the shaft seal shaft together with a shaft seal bushing of the turbomachine, the shaft seal sleeve having a shaft seal ring formed by a plurality of circumferentially juxtaposed segments is, each having a circumferentially extending base plate and radially inwardly mounted thereon having a circumferentially extending web, which is in such a form-fitting manner with a groove provided in the surface of the shaft that the foot plate radially and axially fixed to the shaft is as well as covering the surface of the shaft, wherein the foot plate is arranged facing this to cooperate with the shaft seal sleeve.
  • the shaft seal ring and the rotor are provided as separate components for the turbomachine, individual materials can be selected for the shaft seal ring and the rotor.
  • the material for the shaft seal a unfavorable in terms of running-in behavior of material pairing with the shaft seal bushing can be avoided.
  • the rotor is made of a material which has a high strength but a poor run-in behavior, which is compensated by the fact that the shaft seal ring is made of a material with a good shrink-in behavior.
  • an unfavorable material pairing with regard to the running-in behavior can be avoided in the case of potential radial rubbing in the shaft seal and therefore any radial play allowance that may be required.
  • the heat input into the rotor is advantageously limited when rubbed, so that a curvature of the rotor caused thereby is prevented.
  • the heat input is initially limited to the shaft seal, so that any damage to the material of the rotor is prevented.
  • the shaft seal acts both as a thermal buffer to the underlying rotor and as an exchangeable "sacrificial layer,” thereby avoiding major damage to the rotor, such as residual curvatures or cures.
  • the method of repairing the rotor according to the invention comprises the steps of: removing the segments of the groove of the shaft which are defective; Installation of new segments to replace the defective segments. This creates a concept for the repair (backup) solution for rubbing damage in shaft seal areas, since otherwise required radial twisting of the outer shaft end areas can be compensated by a corresponding adjustment of the height of the base plate of the shaft seal ring.
  • a method for subsequently enlarging the outside diameter of the shaft in the area of the shaft seal comprises the steps of: manufacturing a circumferential groove in the shaft in the area of the shaft seal; Manufacturing a plurality of segments of a shaft seal ring, wherein the thickness of the foot plate is defined by the difference of the outside diameter of the shaft in the area of the shaft seal and the outside diameter after the enlargement; Insert the segments into the groove.
  • the cross section of the web is preferably formed hammerhead-shaped and the groove is preferably formed as a T-slot.
  • the radial outer surface of the base plate is preferably formed such that the shaft seal sleeve with the shaft seal bushing forms a full maze shaft seal or a see-through shaft seal or a tip-to-tip shaft seal or a comb-groove shaft seal.
  • a sealing strip material is preferably pressed into the surface of the radial outer surface of the base plate.
  • an integrated sealing tape is milled.
  • the groove forming the positive locking with the segments is provided with a widening at a position on the circumference of the shaft such that each segment can be inserted through the widening in this groove.
  • the groove is preferably determined in its radial extent such that the segment inserted in the groove has a radial play. In this case, it is preferred that in the groove the segment is secured by understitching.
  • the shaft seal sleeve having a plurality of shaft seal rings, which are axially adjacent to the outer circumference of the shaft attached, whereby by the plurality of shaft seal rings, the shaft seal sleeve is formed.
  • the shaft seal rings are preferably dimensioned identically and are preferably adjacent to one another in such a way that the radially outer surface of the foot plates forms the radial outer surface of the shaft seal sleeve.
  • the segments are made of a material which has a favorable squeal behavior when, during operation of the turbomachine, the shaft seal bushing or sealing elements attached to it, e.g. Dense tips, strikes the shaft seal sleeve.
  • a turbomachine 1 has a rotor 2 with a shaft 3.
  • the shaft 3 has a shaft end 4 on which a shaft seal 5 is provided, which has a shaft seal bushing 6 and the shaft seal sleeve 7.
  • the shaft seal bushing 6 is installed stationary in a housing of the turbomachine 1, whereas the shaft seal sleeve 7 is formed on the shaft end 4.
  • the shaft seal sleeve 7 has a plurality of shaft seal rings 8, which are arranged axially adjacent to one another on the shaft end 4.
  • Each shaft seal ring 8 is divided in the circumferential direction into a plurality of segments 9.
  • Each segment 9 has radially outwardly a foot plate 10 which is formed as a flat ring segment and is radially outwardly formed with the shaft seal bushing 6 for forming the shaft seal.
  • a web 11 is provided, which is formed hammer head-shaped in its cross section.
  • a plurality of circumferential T-slots 12 is provided, wherein in each T-groove 12 of the shaft seal rings 8 is inserted.
  • the shape of the cross section of the T-groove 12 is matched to the cross section of each segment 9, that in the T-groove 12 of the web is arranged positively and the base plate 10 rests on the shaft end 4.

Abstract

The rotor (2) has a shaft sealing casing (7) comprising a shaft sealing ring (8) that is formed by multiple segments (9). The segments comprise a baseplate (10) and a bar (11), where the baseplate and the bar run in a circumferential direction. The bar is in contact with a groove (12) such that the baseplate is fixed axially at a shaft (3) and covers a surface of the shaft, where the groove is formed in the surface of the shaft and designed as a t-groove. The baseplate faces shaft sealing casing for working together with the casing, where cross section of the bar is in hammer head shape. Independent claims are also included for the following: (1) a method for repairing a rotor (2) a method for subsequent enlargement of an outer diameter of a shaft within a region of a shaft seal.

Description

Rotor für eine Strömungsmaschine mit einer Wellendichtung und Verfahren zur Reparatur des RotorsRotor for a turbomachine with a shaft seal and method for repairing the rotor

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Strömungsmaschine, wobei an dem Rotor eine Wellendichtung vorgesehen ist, und ein Verfahren zur Reparatur des Rotors sowie ein Verfahren zur nachträglichen Vergrößerung des Außendurchmessers des Rotors.The invention relates to a rotor for a turbomachine, wherein a shaft seal is provided on the rotor, and a method for repairing the rotor and a method for the subsequent enlargement of the outer diameter of the rotor.

Eine Strömungsmaschine, beispielsweise eine Dampfturbine, weist ein Gehäuse und einen Läufer auf, der in dem Gehäuse drehbar gelagert ist. Beim Betrieb der Dampfturbine tritt in das Gehäuse Dampf ein, dessen Enthalpie an einer Beschaufelung des Läufers abgebaut wird, so dass der Läufer drehangetrieben wird. Der Läufer weist eine Welle auf, die an ihren Längsenden mit jeweils einem Lager gelagert ist, das außerhalb des Gehäuses vorgesehen ist. Da die Welle beim Betrieb der Dampfturbine relativ zu dem Gehäuse sich bewegt, ist ein Radialspalt zwischen der Welle und dem Gehäuse vorgesehen, so dass die Welle an das Gehäuse nicht anstreifen kann. Durch den Radialspalt stellt sich aufgrund des Überdrucks des Dampfs innerhalb des Gehäuses eine Leckageströmung ein. Es wird angestrebt diesen Radialspalt möglichst effektiv abzudichten, so dass die Leckage möglichst gering ist.A turbomachine, for example a steam turbine, has a housing and a rotor, which is rotatably mounted in the housing. During operation of the steam turbine enters the housing steam, the enthalpy of which is reduced at a blading of the rotor, so that the rotor is driven in rotation. The rotor has a shaft which is mounted at its longitudinal ends, each with a bearing which is provided outside the housing. Since the shaft moves relative to the housing during operation of the steam turbine, a radial gap is provided between the shaft and the housing so that the shaft can not touch the housing. The radial gap causes a leakage flow due to the overpressure of the steam within the housing. It is desirable to seal this radial gap as effectively as possible, so that the leakage is minimized.

Herkömmlich ist in dem Radialspalt zur Reduktion der Leckage beispielsweise eine berührungsfreie Labyrinthdichtung vorgesehen. Im stationären Betrieb der Dampfturbine ist die Weite des Radialspalts über die Zeit im Wesentlichen konstant. Erstrebenswert ist es, dass die Labyrinthdichtung eine möglichst starke Abdichtwirkung hat, damit der Wirkungsgrad der Dampfturbine hoch ist. Allerdings kann sich bei instationären Betriebszuständen der Dampfturbine die Weite des Radialspalts verändern, wobei ein Anstreifen der Labyrinthdichtung unterbunden sein soll.Conventionally, a non-contact labyrinth seal is provided in the radial gap to reduce the leakage, for example. During stationary operation of the steam turbine, the width of the radial gap is essentially constant over time. It is desirable that the labyrinth seal has the strongest possible sealing effect, so that the efficiency of the steam turbine is high. However, in the case of transient operating states of the steam turbine, the width of the radial gap can change, with the intention of preventing the labyrinth seal from rubbing against it.

Beispielsweise ist die Dampfturbine zur Stromerzeugung in einem Dampfkraftwerk eingesetzt. Der hohe thermische Wirkungsgrad des modernen Dampfkraftwerks beruht auf extreme Dampfparameter, deren Handhabbarkeit insbesondere in der Dampfturbine an Grenzen stößt. So ist es häufig erforderlich, dass in derartigen Dampfturbinen eintrittsnah der Einsatz von widerstandsfähigen Materialien notwendig ist. Dadurch ergeben sich allerdings im Bereich der Labyrinthdichtung Werkstoffkombinationen beispielsweise aus Nimonic, die ein schlechtes Einlaufverhalten haben. Dies ist insbesondere dann ungünstig, wenn es beim Betrieb der Dampfturbine zu einer Spielüberbrückung im Labyrinth kommt. Um dem entgegenzuwirken, müsste im Labyrinth eine Anhebung der Radialspiele vorgenommen werden, um jegliche Spielüberbrückung und deren dynamische Selbstverstärkung zu unterbinden. Das Anheben der Radialspalte ist insbesondere im Kolbenbereich der Dampfturbine schädlich, da hieraus besonders hohe, anteilige Radialspaltverluste resultieren.For example, the steam turbine is used to generate electricity in a steam power plant. The high thermal efficiency of the modern steam power plant is based on extreme steam parameters, the handling of which reaches its limits, in particular in the steam turbine. So it is often necessary that in such steam turbines near the entrance of the use of resistant materials is necessary. However, this results in the area of the labyrinth seal material combinations, for example, from Nimonic, which have a poor run-in behavior. This is particularly unfavorable when it comes to a game bridging in the labyrinth during operation of the steam turbine. To counteract this, an increase in the radial clearance would have to be made in the labyrinth in order to prevent any bridging of the game and its dynamic self-amplification. The lifting of the radial gaps is particularly harmful in the piston region of the steam turbine, since this results in particularly high, proportionate Radialspaltverluste.

Am Rotor erfolgt herkömmlich die Ausbildung der Wellendichtung durch Andrehen von Dichtspitzen oder Einstemmen von Dichtbändern. Bei der Auswahl des Wellendichtungstyps (beispielsweise eine Labyrinth-Durchblick-Dichtung oder eine Spitze-Spitze-Dichtung) und bei der Bemessung des Radialspalts ist auf die gewählte Materialpaarung zwischen dem Rotor und dem angrenzenden stationären Bereich Rücksicht zu nehmen. Die gewählte Materialpaarung kann also nur die Eigenschaften "hohe thermisch-mechanische Festigkeit bei schlechtem Einlaufverhalten" oder "geringere Festigkeit bei gutem Einlaufverhalten" haben.The rotor is conventionally the formation of the shaft seal by tightening of sealing tips or caulking of sealing strips. When selecting the type of shaft seal (for example, a labyrinth gland seal or a tip-to-tip seal) and when dimensioning the radial gap, consideration must be given to the chosen material combination between the rotor and the adjacent stationary area. Thus, the selected material pairing can only have the properties "high thermal-mechanical strength with poor run-in behavior" or "lower strength with good run-in behavior".

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rotor für eine Strömungsmaschine mit einer Wellendichtung sowie ein Verfahren zur Reparatur des Rotors und ein Verfahren zur nachträglichen Vergrößerung des Außendurchmessers des Rotors zu schaffen, wobei die Wellendichtung eine hohe Festigkeit und eine geringe Leckagerate hat.The object of the invention is to provide a rotor for a turbomachine with a shaft seal and a method for repairing the rotor and a method for subsequent enlargement of the outer diameter of the rotor, wherein the shaft seal has a high strength and a low leakage rate.

Der erfindungsgemäße Rotor für eine Strömungsmaschine weist eine Welle und eine Wellendichtungshülse auf, die am Außenumfang der Welle zum Ausbilden einer Wellendichtung zusammen mit einer Wellendichtungsbuchse der Strömungsmaschine angebracht ist, wobei die Wellendichtungshülse einen Wellendichtungsring aufweist, der von einer Mehrzahl an über den Umfang aneinandergereihten Segmenten gebildet ist, die jeweils eine in Umfangsrichtung verlaufende Fußplatte und radial innenliegend daran befestigt einen in Umfangsrichtung verlaufenden Steg aufweisen, der mit einer Nut derart formschlüssig in Eingriff steht, die in der Oberfläche der Welle vorgesehen ist, dass die Fußplatte radial und axial an der Welle festgelegt ist sowie die Oberfläche der Welle abdeckt, wobei zum Zusammenwirken mit der Wellendichtungshülse die Fußplatte dieser zugewandt angeordnet ist.The turbomachine rotor according to the present invention comprises a shaft and a shaft seal sleeve mounted on the outer circumference of the shaft seal shaft together with a shaft seal bushing of the turbomachine, the shaft seal sleeve having a shaft seal ring formed by a plurality of circumferentially juxtaposed segments is, each having a circumferentially extending base plate and radially inwardly mounted thereon having a circumferentially extending web, which is in such a form-fitting manner with a groove provided in the surface of the shaft that the foot plate radially and axially fixed to the shaft is as well as covering the surface of the shaft, wherein the foot plate is arranged facing this to cooperate with the shaft seal sleeve.

Dadurch, dass der Wellendichtungsring und der Rotor als separate Bauteile für die Strömungsmaschine vorgesehen sind, können für den Wellendichtungsring und den Rotor individuelle Materialen ausgewählt werden. Durch eine entsprechende Wahl des Materials für den Wellendichtungsring kann eine hinsichtlich des Einlaufverhaltens ungünstige Materialpaarung mit der Wellendichtungsbuchse vermieden werden. Es ist vorteilhaft ermöglicht, dass der Rotor aus einem Material hergestellt ist, das zwar eine hohe Festigkeit aber ein schlechtes Einlaufverhalten hat, das dadurch kompensiert wird, dass der Wellendichtungsring aus einem Material mit einem guten Einlaufverhalten hergestellt ist. Dadurch kann eine hinsichtlich des Einlaufverhaltens ungünstige Materialpaarung bei potenziellem radialem Anstreifen in der Wellendichtung und ein deshalb eventuell erforderlicher Radialspielzuschlag vermieden werden. Ferner ist beim Anstreifen der Wärmeeintrag in den Rotor vorteilhaft begrenzt, so dass eine dadurch verursachte Verkrümmung des Rotors unterbunden ist. Beim Anstreifen beschränkt sich der Wärmeeintrag zunächst auf den Wellendichtungsring, so dass eine eventuelle Beschädigung des Materials des Rotors verhindert ist. Durch die gezielte Wahl des Materials für den Wellendichtungsring wird somit eine Einflussnahme auf die Materialkombination in Bereichen mit engem Radialspiel durch den entsprechend eingebauten Wellendichtungsring genommen. Bei harter Spielüberbrückung wirkt der Wellendichtungsring sowohl als thermischer Puffer zum dahinter liegenden Rotor als auch als austauschbare "Opferschicht", wodurch größere Schäden an dem Rotor, wie beispielsweise verbleibende Verkrümmungen oder Aufhärtungen, vermieden werden können.Characterized in that the shaft seal ring and the rotor are provided as separate components for the turbomachine, individual materials can be selected for the shaft seal ring and the rotor. By an appropriate choice of the material for the shaft seal a unfavorable in terms of running-in behavior of material pairing with the shaft seal bushing can be avoided. It is advantageously possible that the rotor is made of a material which has a high strength but a poor run-in behavior, which is compensated by the fact that the shaft seal ring is made of a material with a good shrink-in behavior. As a result, an unfavorable material pairing with regard to the running-in behavior can be avoided in the case of potential radial rubbing in the shaft seal and therefore any radial play allowance that may be required. Furthermore, the heat input into the rotor is advantageously limited when rubbed, so that a curvature of the rotor caused thereby is prevented. When rubbing the heat input is initially limited to the shaft seal, so that any damage to the material of the rotor is prevented. Through the targeted choice of Material for the shaft seal ring is thus an influence on the combination of materials in areas with tight radial clearance taken by the appropriately installed shaft seal. With hard play bridging, the shaft seal acts both as a thermal buffer to the underlying rotor and as an exchangeable "sacrificial layer," thereby avoiding major damage to the rotor, such as residual curvatures or cures.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reparatur des Rotors weist die Schritte auf: Ausbauen von den Segmenten aus der Nut der Welle, die schadhaft sind; Einbau von neuen Segmenten zum Ersetzen der schadhaften Segmente. Dadurch ist ein Konzept für die Reparatur-(Backup)-Lösung für Anstreifschäden in Wellendichtungsbereichen geschaffen, da ein sonst erforderliches radiales Abdrehen der äußeren Wellenendbereiche durch eine entsprechende Anpassung der Höhe der Fußplatte des Wellendichtungsrings kompensiert werden kann.The method of repairing the rotor according to the invention comprises the steps of: removing the segments of the groove of the shaft which are defective; Installation of new segments to replace the defective segments. This creates a concept for the repair (backup) solution for rubbing damage in shaft seal areas, since otherwise required radial twisting of the outer shaft end areas can be compensated by a corresponding adjustment of the height of the base plate of the shaft seal ring.

Ferner weist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur nachträglichen Vergrößerung des Außendurchmessers der Welle im Bereich der Wellendichtung die Schritte auf: Fertigen einer umlaufenden Nut in der Welle im Bereich der Wellendichtung; Herstellen von einer Mehrzahl an Segmenten eines Wellendichtungsrings, wobei die Dicke der Fußplatte von der Differenz des Außendurchmessers der Welle im Bereich der Wellendichtung und des Außendurchmessers nach der Vergrößerung definiert ist; Einsetzen der Segmente in die Nut. Dadurch ergibt sich die potenzielle Möglichkeit beispielsweise im Service für bestehende Rotoren im Falle zu kleiner Kolbendurchmesser, wenn beispielsweise in die Strömungsmaschine längere Schaufeln eingesetzt werden sollen, dies bis zu einem bestimmten Grad durch eine entsprechende Wahl der Höhe der Fußplatte zu kompensieren.Furthermore, a method according to the invention for subsequently enlarging the outside diameter of the shaft in the area of the shaft seal comprises the steps of: manufacturing a circumferential groove in the shaft in the area of the shaft seal; Manufacturing a plurality of segments of a shaft seal ring, wherein the thickness of the foot plate is defined by the difference of the outside diameter of the shaft in the area of the shaft seal and the outside diameter after the enlargement; Insert the segments into the groove. This results in the potential possibility, for example, in the service for existing rotors in the case of small piston diameter, for example, in the turbomachine longer blades are to be used to compensate for this to a certain extent by an appropriate choice of the height of the base plate.

Der Querschnitt des Stegs ist bevorzugt hammerkopfförmig geformt und die Nut ist bevorzugt als eine T-Nut ausgebildet.The cross section of the web is preferably formed hammerhead-shaped and the groove is preferably formed as a T-slot.

Ferner ist die radiale Außenoberfläche der Fußplatte bevorzugt derart ausgebildet, dass die Wellendichtungshülse mit der Wellendichtungsbuchse eine Volllabyrinth-Wellendichtung oder eine Durchblick-Wellendichtung oder eine Spitze-Spitze-Wellendichtung oder eine Kamm-Nut-Wellendichtung bildet. Dabei ist bevorzugt in die Oberfläche der radialen Außenoberfläche der Fußplatte ein Dichtbandmaterial eingestemmt. Alternativ hierzu ist es bevorzugt, dass in die Oberfläche der radialen Außenoberfläche der Fußplatte ein integriertes Dichtband eingefräst ist.Further, the radial outer surface of the base plate is preferably formed such that the shaft seal sleeve with the shaft seal bushing forms a full maze shaft seal or a see-through shaft seal or a tip-to-tip shaft seal or a comb-groove shaft seal. In this case, a sealing strip material is preferably pressed into the surface of the radial outer surface of the base plate. Alternatively, it is preferred that in the surface of the radial outer surface of the base plate, an integrated sealing tape is milled.

Bevorzugtermaßen ist die die den Formschluss mit den Segmenten bildende Nut an einer Stelle am Umfang der Welle derart mit einer Erweiterung versehen, dass in diese Nut jedes Segment durch die Erweiterung einsetzbar ist. Die Nut ist in ihrer radialen Ausdehnung bevorzugt derart bestimmt, dass das Segment in der Nut eingesetzt ein Radialspiel hat. Hierbei ist es bevorzugt, dass in der Nut das Segment durch Unterstemmen befestigt ist.Preferably, the groove forming the positive locking with the segments is provided with a widening at a position on the circumference of the shaft such that each segment can be inserted through the widening in this groove. The groove is preferably determined in its radial extent such that the segment inserted in the groove has a radial play. In this case, it is preferred that in the groove the segment is secured by understitching.

Es ist bevorzugt, dass die Wellendichtungshülse eine Mehrzahl an Wellendichtungsringen aufweist, die axial nebeneinander liegend am Außenumfang der Welle befestigt sind, wodurch durch die Mehrzahl an Wellendichtungsringen die Wellendichtungshülse gebildet ist. Die Wellendichtungsringe sind bevorzugt gleichartig dimensioniert und liegen bevorzugt derart nebeneinander, dass mit der radialen Außenoberfläche der Fußplatten die radiale Außenoberfläche der Wellendichtungshülse gebildet ist. Ferner ist es bevorzugt, dass die Segmente aus einem Werkstoff hergestellt sind, der ein günstiges Anstreifverhalten hat, wenn beim Betrieb der Strömungsmaschine die Wellendichtungsbuchse oder an ihr angebrachte Dichtelemente, wie z.B. Dichtspitzen, an die Wellendichtungshülse anstreift.It is preferred that the shaft seal sleeve having a plurality of shaft seal rings, which are axially adjacent to the outer circumference of the shaft attached, whereby by the plurality of shaft seal rings, the shaft seal sleeve is formed. The shaft seal rings are preferably dimensioned identically and are preferably adjacent to one another in such a way that the radially outer surface of the foot plates forms the radial outer surface of the shaft seal sleeve. Furthermore, it is preferred that the segments are made of a material which has a favorable squeal behavior when, during operation of the turbomachine, the shaft seal bushing or sealing elements attached to it, e.g. Dense tips, strikes the shaft seal sleeve.

Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors für eine Strömungsmaschine anhand der beigefügten schematischen Zeichnung erläutert.In the following, a preferred embodiment of the rotor according to the invention for a turbomachine will be explained with reference to the accompanying schematic drawing.

Es zeigt:

Fig. 1
einen Längsschnitt im Bereich einer Wellendichtung der Strömungsmaschine.
It shows:
Fig. 1
a longitudinal section in the region of a shaft seal of the turbomachine.

Wie es aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist eine Strömungsmaschine 1 einen Rotor 2 mit einer Welle 3 auf. Die Welle 3 hat ein Wellenende 4, an dem eine Wellendichtung 5 vorgesehen ist, die eine Wellendichtungsbuchse 6 und die Wellendichtungshülse 7 aufweist. Die Wellendichtungsbuchse 6 ist in einem Gehäuse der Strömungsmaschine 1 stationär eingebaut, wohingegen die Wellendichtungshülse 7 auf dem Wellenende 4 ausgebildet ist.Like it out Fig. 1 It can be seen that a turbomachine 1 has a rotor 2 with a shaft 3. The shaft 3 has a shaft end 4 on which a shaft seal 5 is provided, which has a shaft seal bushing 6 and the shaft seal sleeve 7. The shaft seal bushing 6 is installed stationary in a housing of the turbomachine 1, whereas the shaft seal sleeve 7 is formed on the shaft end 4.

Die Wellendichtungshülse 7 weist eine Mehrzahl an Wellendichtungsringen 8 auf, die axial nebeneinanderliegend auf dem Wellenende 4 angeordnet sind. Jeder Wellendichtungsring 8 ist in Umfangsrichtung in mehrere Segmente 9 aufgeteilt. Jedes Segment 9 weist radial außenliegend eine Fußplatte 10 auf, die als ein flaches Ringsegment ausgebildet ist und radial außenseitig mit der Wellendichtungsbuchse 6 zum Ausbilden der Wellendichtung gestaltet ist. An der Fußplatte 10 radial nach innen zeigend ist ein Steg 11 vorgesehen, der in seinem Querschnitt hammerkopfförmig geformt ist.The shaft seal sleeve 7 has a plurality of shaft seal rings 8, which are arranged axially adjacent to one another on the shaft end 4. Each shaft seal ring 8 is divided in the circumferential direction into a plurality of segments 9. Each segment 9 has radially outwardly a foot plate 10 which is formed as a flat ring segment and is radially outwardly formed with the shaft seal bushing 6 for forming the shaft seal. On the base plate 10 pointing radially inwards, a web 11 is provided, which is formed hammer head-shaped in its cross section.

In der Oberfläche des Wellenendes 4 ist eine Mehrzahl an umlaufenden T-Nuten 12 vorgesehen, wobei in jede T-Nut 12 einer der Wellendichtungsringe 8 eingesetzt ist. Die Form des Querschnitts der T-Nut 12 ist derart auf den Querschnitt eines jeden Segments 9 abgestimmt, dass in der T-Nut 12 der Steg formschlüssig angeordnet ist und die Fußplatte 10 auf dem Wellenende 4 aufliegt. Durch z.B. Unterstemmstücke radial eingestemmt unterhalb der Segmente 9 zum Nutgrund der Welle 3 hin ist das Segment 9 auf dem Wellenende 4 radial festgelegt.In the surface of the shaft end 4, a plurality of circumferential T-slots 12 is provided, wherein in each T-groove 12 of the shaft seal rings 8 is inserted. The shape of the cross section of the T-groove 12 is matched to the cross section of each segment 9, that in the T-groove 12 of the web is arranged positively and the base plate 10 rests on the shaft end 4. By e.g. Unterstemmstücke radially stalked below the segments 9 to the groove bottom of the shaft 3 out the segment 9 is fixed radially on the shaft end 4.

Claims (13)

Rotor für eine Strömungsmaschine,
mit einer Welle (3) und einer Wellendichtungshülse (7), die am Außenumfang der Welle (3) zum Ausbilden einer Wellendichtung (5) zusammen mit einer Wellendichtungsbuchse (6) der Strömungsmaschine (1) angebracht ist,
wobei die Wellendichtungshülse (7) einen Wellendichtungsring (8) aufweist, der von einer Mehrzahl an über den Umfang aneinander gereihten Segmenten (9) gebildet ist, die jeweils eine in Umfangsrichtung verlaufende Fußplatte (10) und radial innen liegend daran befestigt einen in Umfangsrichtung verlaufenden Steg (11) aufweisen, der mit einer Nut (12) derart formschlüssig in Eingriff steht, die in der Oberfläche der Welle (3) vorgesehen ist, dass die Fußplatte (10) radial und axial an der Welle (3) festgelegt ist sowie die Oberfläche der Welle (3) abdeckt,
wobei zum Zusammenwirken mit der Wellendichtungshülse (7) die Fußplatte (10) dieser zugewandt angeordnet ist.Rotor for a turbomachine,
with a shaft (3) and a shaft seal sleeve (7) which is mounted on the outer circumference of the shaft (3) for forming a shaft seal (5) together with a shaft seal bushing (6) of the turbomachine (1),
wherein the shaft seal sleeve (7) comprises a shaft seal ring (8) formed by a plurality of circumferentially juxtaposed segments (9), each having a circumferentially extending foot plate (10) and radially inwardly attached thereto, extending circumferentially Web (11) which is in such a form-fitting manner with a groove (12) provided in the surface of the shaft (3) that the foot plate (10) is radially and axially fixed to the shaft (3) and the Surface of the shaft (3) covers,
wherein for cooperation with the shaft seal sleeve (7), the foot plate (10) is arranged facing this. Rotor gemäß Anspruch 1,
wobei der Querschnitt des Stegs (11) hammerkopfförmig geformt und die Nut als eine T-Nut (12) ausgebildet ist.Rotor according to claim 1,
wherein the cross section of the web (11) is formed hammerhead-shaped and the groove is formed as a T-groove (12). Rotor gemäß Anspruch 1 oder 2,
wobei die radiale Außenoberfläche der Fußplatte (10) derart ausgebildet ist, dass die Wellendichtungshülse (7) mit der Wellendichtungsbuchse (6) eine Volllabyrinth-Wellendichtung oder eine Durchblick-Wellendichtung oder eine Spitze-Spitze-Wellendichtung oder eine Kamm-Nut-Wellendichtung bildet.Rotor according to claim 1 or 2,
wherein the radial outer surface of the foot plate (10) is formed such that the shaft seal sleeve (7) with the shaft seal bushing (6) forms a full labyrinth shaft seal or a see-through shaft seal or a peak-to-peak shaft seal or a comb-groove shaft seal. Rotor gemäß Anspruch 3,
wobei in die Oberfläche der radialen Außenoberfläche der Fußplatte (10) ein Dichtbandmaterial eingestemmt ist.Rotor according to claim 3,
wherein in the surface of the radial outer surface of the base plate (10) a sealing strip material is caulked. Rotor gemäß Anspruch 3,
wobei in die Oberfläche der radialen Außenoberfläche der Fußplatte (10) ein integriertes Dichtband angefräst ist.Rotor according to claim 3,
wherein in the surface of the radial outer surface of the base plate (10) an integrated sealing strip is milled. Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei die den Formschluss mit den Segmenten (9) bildende Nut (12) an einer Stelle am Umfang der Welle (3) derart mit einer Erweiterung versehen ist, dass in diese Nut (12) jedes Segment (9) durch die Erweiterung einsetzbar ist.Rotor according to one of claims 1 to 5,
wherein the positive engagement with the segments (9) forming groove (12) at one point on the circumference of the shaft (3) is provided with an extension such that in this groove (12) each segment (9) can be used by the extension. Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Nut (12) in ihrer radialen Ausdehnung derart bestimmt ist, dass das Segment (9) in der Nut (12) eingesetzt ein Radialspiel hat.Rotor according to one of claims 1 to 6,
wherein the groove (12) is determined in its radial extent such that the segment (9) inserted in the groove (12) has a radial play. Rotor gemäß Anspruch 7,
wobei das Segment (9) in der Nut (12) durch Unterstemmen befestigt ist.Rotor according to claim 7,
wherein the segment (9) is secured in the groove (12) by caulking. Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei die Wellendichtungshülse (7) eine Mehrzahl an Wellendichtungsringen (8) aufweist, die axial nebeneinander liegend am Außenumfang der Welle (3) befestigt sind, wodurch durch die Mehrzahl an Wellendichtungsringen (8) die Wellendichtungshülse (7) gebildet ist.Rotor according to one of claims 1 to 8,
wherein the shaft seal sleeve (7) has a plurality of shaft seal rings (8) axially adjacent to each other on the outer periphery of the shaft (3) are fixed, whereby by the plurality of shaft seal rings (8), the shaft seal sleeve (7) is formed. Rotor gemäß Anspruch 9,
wobei die Wellendichtungsringe (8) gleichartig dimensioniert sind und derart nebeneinander liegen, dass mit der radialen Außenoberfläche der Fußplatten (10) die radiale Außenoberfläche der Wellendichtungshülse (7) gebildet ist.Rotor according to claim 9,
wherein the shaft seal rings (8) are dimensioned uniformly and are adjacent to each other, that with the radial outer surface of the foot plates (10), the radial outer surface of the shaft seal sleeve (7) is formed. Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10,
wobei die Segmente (9) aus einem Werkstoff hergestellt sind, der ein günstiges Anstreifverhalten hat, wenn beim Betrieb der Strömungsmaschine (1) die Wellendichtungsbuchse (6) oder an ihr angebrachte Dichtelemente, wie z.B. Dichtspitzen, an die Wellendichtungshülse (7) anstreift.Rotor according to one of claims 1 to 10,
wherein the segments (9) are made of a material which has a favorable Anstreifverhalten if during operation of the turbomachine (1) the shaft seal bushing (6) or attached to her sealing elements, such as sealing tips, the shaft seal sleeve (7). Verfahren zur Reparatur eines Rotors gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, mit den Schritten: Ausbauen von den Segmenten (9) aus der Nut (12) der Welle (3), die schadhaft sind; Einbauen von neuen Segmenten (9) zum Ersetzen der schadhaften Segmente (9). A method of repairing a rotor according to any one of claims 1 to 11, comprising the steps of: Removing the segments (9) from the groove (12) of the shaft (3) which are defective; Installing new segments (9) to replace the defective segments (9). Verfahren zur nachträglichen Vergrößerung des Außendurchmessers einer Welle (3) im Bereich der Wellendichtung (5), mit den Schritten: Fertigen einer umlaufenden Nut (12) in der Welle (3) im Bereich der Wellendichtung (5); Herstellen von einer Mehrzahl an Segmenten (9) eines Wellendichtungsrings (8) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Dicke der Fußplatte (10) von der Differenz des Außendurchmessers der Welle (3) im Bereich der Wellendichtung (5) und des Außendurchmessers nach der Vergrößerung definiert ist; Einsetzen der Segmente (9) in die Nut (12). Method for the subsequent enlargement of the outside diameter of a shaft (3) in the area of the shaft seal (5), with the steps: Finishing a circumferential groove (12) in the shaft (3) in the region of the shaft seal (5); Producing a plurality of segments (9) of a shaft seal ring (8) according to one of claims 1 to 10, wherein the thickness of the foot plate (10) is defined by the difference of the outside diameter of the shaft (3) in the area of the shaft seal (5) and the outside diameter after the enlargement; Inserting the segments (9) in the groove (12).
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