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Dynamische Optimierung der Radialspiele für Verdichter, Gas- und Dampfturbinen durch Piezoelemente

IP.com Disclosure Number: IPCOM000202339D
Original Publication Date: 2010-Dec-14
Included in the Prior Art Database: 2010-Dec-14
Document File: 1 page(s) / 70K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Turbomaschinen wie beispielsweise Gas- und Dampfturbinen leisten heutzutage einen nicht vernachlässigbaren Anteil an der Bereitstellung elektrischer Energie aus fossilen Kraftstoffen. Die Effizienzsteigerung dieser Maschinen und Ihrer Systeme ist ein wesentliches Ziel um Energie ressourcenschonend umwandeln zu können. In Strömungsmaschinen haben Spaltverluste durch zu großes Radialspiel entscheidenden Anteil an der Gesamteffizienz derartiger Maschinen. Die Radialspiele in Verdichtern, im Schaufelbereich von Gas- und Dampfturbinen sowie im Wellendichtungsbereich von Dampfturbinen müssen so groß ausgelegt werden, dass es in keinem Betriebszustand zu Anstreifvorgängen von beispielsweise Dichtungen kommt. Anstreifende Bauteile könnten sonst zerstört werden, wodurch es auch zu erheblichen Wirkungsgradverlusten kommen kann. Die kritischsten Zustände, d.h. die geringsten Spiele entstehen während des An- und Abfahrvorganges, während eines Lastwechsels oder während starker Dampfentnahmen aus einer Dampfturbine.

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Dynamische Optimierung der Radialspiele für Verdichter, Gas- und iezoelemente

Dampfturbinen durch P

Idee: Dr. Mario Koebe, DE-Mülheim

Turbomaschinen wie beispielsweise Gas- und Dampfturbinen leisten heutzutage e vernachlässigbaren Anteil an der Bereitstellung elektrischer Energie aus fo Effizienzsteigerung dieser Maschinen und Ihrer Systeme ist ein wesen ressourcenschonend umwandeln zu können. In Strömungsmaschinen haben Spa
großes Radialspiel entscheidenden Anteil an der Gesamteffizienz derartiger Masc Radialspiele in Verdichtern, im Schaufelbereich von Gas- und Dampfturbinen sowie im Wellendichtungsbereich von Dampfturbinen müssen so groß ausgelegt werden, dass es in Betriebszu
könnten sonst zerstört werden, wodurch es auch zu erheblichen Wirkungsgradverluste kann. Die kritischsten Zustände, d.h. die geringsten Spiele entstehen während des A Abfahrvorganges, während eines Lastwechsels oder während starker Dampfentna Dampfturbine.

Derzeit werden Radialspiele so groß gewählt, dass im ungünstigsten Betriebszu von beispielsweise Dichtspitzen möglich ist. Dies führt zu verhältnismäßig großen R stationären Betriebspunkten und somit zu großen Spaltverlusten im Bereich der Ab wiederum reduzieren den Wirkungsgrad einer Anlage.

Im Folgenden wird ein neuartiges System vorgestellt um die Radialspalte in Strömu
durch Piezoelemente je nach Betriebszustand variabel und dynamisch o
Piezoelement ist ein Bauteil, das beispielsweise den inversen Piezoeffe
einer elektrischen Spannung eine mechanische Bewegung auszuführen. Ein de
als Piezoaktor bezeichnet. Es wird nun vorgeschlagen, die Dichtspitzen von Radialdichtsystem Piezoelemente auszuführen. Diese dehnen sich vorschlagsgemäß beim Anleg
Spannung in radialer Richtung aus, was vorzugsweise der Längsachse der Piezoeleme Hierdurch wird eine variable, dynamische Dichtung geschaffen, welche für verschi Betriebszustände angepasst werden kann. In einer weiteren Ausführungsform der vorschlagsgemäßen Lösung kann ein Piezoelement analog zu einer Bürstendic Str...