Stopfbüchse mit Sperrflüssigkeit, insbesondere für Dampfturbinen, Gasturbinen und Verdichter. Es ist bekannt, als Dichtungsmittel bei Stopfbüchsen von Dampfturbinen Sperrflüs sigkeiten, wie Wasser, Quecksilber, zu ver wenden, denen durch Schleuderwirkung mit- telst glatter, oder mit Rippen versehener Scheiben eine dem Dampfdruck entgegen wirkende Pressung erteilt wird. Diese Stopf büchsen haben den Nachteil, dass sie beim Anlassen der Turbine wirkungslos sind und sich für hohe Dampfdrücke überhaupt nicht eignen.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun eine Stopfbüchse mit Flüssigkeitsab schluss, die für praktisch beliebig hohe Dampf- oder Gasdrücke und Drehzahlen ver wendbar ist. Die Erfindung besteht darin, dass die Sperrflüssigkeit in einen Dichtungs spalt von aussen unter dem Druck des abzu dichtenden Raumes und in einer Menge zu geführt wird, die durch Abmessungen und Form des Spaltes und durch die Zähigkeit der Sperrflüssigkeit bestimmt wird.
Zur Erklärung der Wirkungsweise und Bauart der neuen Stopfbüchse sei auf die fol genden Ausführungsbeispiele verwiesen. Es ist in Fig. 1 a der abzudichtende Raum, beispielsweise die erste Radkammer einer Dampfturbine, b der feststehende Stopf büchseneinsatz, c die Turbinenwelle, die mit einer, aus besonders geeignetem Stoff (z. B. Bronze, Monelmetall, nicht rostendem Stahl etc.) hergestellten Büchse d umkleidet ist. Eine gleichartige Büchse e ist in dem fest stehenden Stopfbüchseneinsatz eingezogen. Zwischen diesen beiden Büchsen besteht nun ein sehr schmaler Spalt, der nur um wenige 1/100 mm grösser ist, als das Spiel der Trag lager. Durch diesen Spalt wird Sperrflüssig keit, vornehmlich Wasser, getrieben.
Es können aber auch Öle oder andere Flüssig keiten, oder auch teigartige Massen als Sperr flüssigkeit dienen, die zum Beispiel mittelst einer Pumpe auf einen Druck gebracht wer den, der etwas höher als der Druck des abzu dichtenden Raumes ist. Die Sperrflüssigkeit gelangt bei f in die Stopfbüchse und wird durch den l@.ingspalt g gleichmässig auf den Umfang verteilt.. Die Zähigkeit hindert nun die Flüssigkeit, mit der Geschwindigkeit dem Spalt zu entströmen, die ihrer Druckhöhe entsprechen würde. Es genügen aus diesem Grunde verhältnismässig geringe Flüssigkeits mengen, um den Spalt vollständig auszufül len und einen vollständigen Abschluss zu be wirken.
Da. der Sperrflüssigkeit eine etwas höhere Pressung erteilt wird, als im Raume h, vorherrscht, und somit nur ein unbedeuten der Überdruck gegenüber Räum h vorhanden ist. so strömt nach der Radkammerseite zu nur sehr wenig Flüssigkeit ab. Die aus dem Spalte ausgetretene Sperrflüssigkeit und der durch sie kondensierte Dampf verlassen durch Ablauf i die Stopfbüchse und strömen in einen Sammelraum, der unter dem gleichen Drucke wie Raum h steht, ab. Dieser Sam- melraum kann ein Kondenstopf oder auch der Heizraum eines Speisewasservorwärmers sein und sich selbsttätig, beispielsweise durch ein Schwimmerventil, entleeren, sobald ein gewisser Wasserstand erreicht ist.
An Stelle des Sammelbehälters kann auch ein Drossel ventil, das unmittelbar vom Druck in. der Radkammer abhängig gemacht werden kann, zur Einstellung des Gegendruckes im Raume h dienen. Um zu verhindern, dass Sperr flüssigkeit in die Turbine gelangt. sind die Streifringe k und der Spritzring 1 vorge sehen.
Die nach der andern Seite tretende Sperr flüssigkeit hat als äussern Gegendruck die Atmosphäre. Trotz der grossen Druckdiffe renz tritt jedoch auch hier nur verhältnis mässig wenig Wasser ins Freie, da einerseits der Widerstand infolge der Zähigkeit des Wassers im engen Spalt der beiden Büchsen, die nach dieser Seite besonders lang ausge führt sind, die Strömungsgeschwindigkeit bedeutend vermindert, anderseits der freie Durchströmquerschnitt sehr gering ist. Das hier austretende Wasser wird ebenfalls durch einen Spritzring m abgeschleudert und ver lässt an geeigneter Stelle die Stopfbüchse. Um Wasserverluste zu vermeiden, sind noch bei n Abstreifringe vorgesehen.
Fig. 2 zeigt eine ähnliche Ausführung der Stopfbüchse, die jedoch zur Ermög lichung sehr kleiner Spiele mit dem Trag lager zusammengebaut ist. Es ist o die Stopfbüchse, p das Loger und q eine kräftige Büchse, die als Verbindungsstück des Tur binengehäuses mit dem Lagerbocke dient und gleichzeitig in ihrem Innern Stopfbüchse und Lager trägt. Als Zulauf für das Druck wasser dient die Öffnung r, als Ablauf auf der Dampfseite Bohrung s. Diese ist wieder mit einen Sammeltopf oder einem Minder ventil zu verbinden. Bei kleinen Einheiten kann der Ablaufraum wie gezeichnet, als Teil des Turbinengehäuses oder -Deckels ausge bildet werden. Der Wasserablauf unter At mosphärendruck befindet sich bei t.
Infolge der Nähe der wasserberührten und ölge- schmierten Teile ist für eine sorgfältige Ab scheidung des Wassers und des Öls zu sorgen. Diesem Zwecke dienen die Streifringe bei u und v. Das Schmieröl für Lager p wird bei @ zu, bei x abgeführt.
Zur Lieferung der Sperrflüssigkeit dient eine Hochdruckpumpe, die von der Turbinen welle unmittelbar angetrieben sein, oder auch ein selbständiges Aggregat bilden kann. Ebenso lässt sich hierfür mit Vorteil Wasser aus der Hochdruckspeisepumpe verwenden.
An Stelle der glatten Oberfläche des Spaltes können zur Erhöhung des Ausström- widerstandes besondere Schikanen, z. B. Zak- ken oder Nuten, angebracht werden. Durch die Sperrflüssigkeit wird auch eine nützliche Kühlung der Traglager bewirkt, da die durch Leitung in die Welle übergehende Wärme durch das Druckwasser abgeführt wird. Die Stopfbüchse eignet sich daher besonders gut für hohen Druck und frohe Überhitzung. Die Zentrierung der Welle innerhalb der Büchsen e und o erfolgt selbsttätig, indem bei Ver lagerung infolge Bildung von Druckzentren.
wie sie zum Beispiel vom Michell-Lager her bekannt sind, ein Zurückbringen der Welle in die Mittellage erfolgt. Der hohe Druck, unter dem die Sperrflüssigkeit steht, entlastet auch in weitgehendem Masse die Traglager und erhöht die kritische Drehzahl der Welle. Es kann daher die Stopfbüchse auch als Traglager ausgebildet werden, bei dem als Schmiermittel die Sperrflüssigkeit Verwen dung findet.
Oder aber die Stopfbüchse wird unmittelbar oder mittelst eines Verbindungs stückes an einem Traglager befestigt, um die genaue Zentrierung zur Lagerbohrung zu gewährleisten.
Um viskose 01e auch da als Abdichtungs mittel verwenden zu können, wo die Stopf büchse infolge stark überhitzten Dampfes hohe Temperaturen aufweist, ist die Stopf büchse zum Beispiel mit Wasserkühlung zu versehen. Es kann als Abdichtungsmittel in solchen Fällen auch gleichzeitig Wasser und 01 verwendet werden, und zwar derart, dass nach der Dampfseite zu das Wasser zur An wendung kommt, während in die nach der Atmosphärenseite zu öffnende Büchse 01 ein gepresst wird. Das 01 kommt dann nur mit kälteren Teilen in Berührung und wirkt in folge seiner grösseren Viskosität als Dich tungsmittel für das Wasser. Der Wasserver brauch wird damit vermindert. 01 und Was ser treten an der Atmosphärenseite gemein sam. aus, das 01 wird dann zur Wiederver wendung vom Wasser abgeschieden.
Sehr gut eignet sich hierfür Rhizinusöl, das wegen seiner hohen Viskosität ein gutes Dichtungs mittel abgibt und sich leicht aus dem Wasser ausscheidet. Durch die gleichzeitige Anwen dung von Öl ist die Stopfbüchse auch aus diesem Grunde besonders gut als Traglager zu verwenden.