Vorrichtung zur selbsttätigen Einstellung des achsialen Spieles in Labyrinthstopf- büchsen von Dampfturbinen, Kreisel-Dampfverdichtern und ähnlichen Maschinen. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selbsttätigen Einstellung des achsialen Spiels in Labyrinthstopfbüchsen von Dampf turbinen, Kreisel-Dampfverdichtern und ähn lichen Maschinen, die ein Spurlager zum Aufnehmen des Achsialschubes ihres Läufers aufweisen.
Werden bei solchen Stopfbüchsen keine Vorkehrungen getroffen, um das bei Wärme dehnungen sich ändernde achsiale Spiel ein stellen zu können, so ist beim Zusammen bauen der Stopfbüchse ein grosses Spiel vor zusehen, falls allen Betriebsverhältnissen Rechnung getragen werden soll, so dass grosse Dampfverluste in Kauf zu nehmen sind. Ist dagegen dafür Sorge getragen, .dass sich das achsiale Spiel der Stopfbüchse von Hand ein stellen lässt, so besteht die Gefahr, dass die verhältnismässig feinen Zacken der Laby- rinthkämme mit Gegenflächen in Berührung gebracht werden, was die Betriebssicherheit gefährdet.
Zweck der Erfindung ist, eine Vorrich tung zu schaffen, die das achsiale Spiel von Labyrinthstopfbüchsen selbsttätig so ein stellt, dass weder ein grosser Leckverlust noch eine Berührung -der Kammzacken vorkom men kann, so dass nicht nur die Wirtschaft lichkeit solcher Stopfbüchsen verbessert, son dern auch deren Betriebssicherheit erhöht wird.
Zu diesem Behufe ist gemäss vorliegen der Erfindung mindestens ein die Lage der sich nicht drehenden Laby rinthkämme be stimmender Körper an einem die Achsiallage des Spurlagers bestimmenden Teil der Ma schine befestigt und der Temperatur gesät tigten Dampfes ausgesetzt.
welche vom Druck an einer Druckentnahmestelle der Stopfbüchse abhängt, so dass sich jener Kör per bei steigendem Druck an der Druck entnahmestelle infolge Temperaturzunahme ausdehnt und dadurch das achsiale Stopf büchsenspiel so verstellt, dass der Druck an der Druckentnahmestelle wieder abnimmt, während sich .der genannte Körper bei ab nehmendem Druck an der Entnahmestelle der Stopfbüchse infolge Temperaturabnahme zusammenzieht und dadurch deren achsiales Spiel so verstellt, dass der Druck an der Entnahmestelle wieder zunimmt.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind bei spielsweise Ausführungsformen des Erfin dungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigt: Fig. 1 einen Teil eines achsialen Längs schnittes durch das Dampfeintrittsende einer Hochdruckdampfturbine, bei der .die fest stehenden Teile einer an diesem Ende vor gesehenen Labyrinthstopfbüchse unmittelbar vom Turbinengehäuse getragen werden und bei welcher dieses Gehäuse durch besondere Körper mit einem Spurlagerkörper verbun den ist, Fig. 2 eine Ausführung, bei der eine Stange,
.die zum Verbinden eines nicht ge zeigten Lagerkörpers mit dem Turbinen gehäuse dient, zum Teil von einer Kühl schlange und ferner von einem diese Schlange einschliessenden Hohlkörper um geben ist, in welchen der Stopfbüchse ent nommener Dampf gelangt, Fig. ss einen Teil eines parallel zur senk rechten Längsmittelebene einer Turbine gelerr- ten Schnittes durch eine der Pratzen des Ge häuses dieser Turbine und durch den Körper eines Spurlagers, sowie durch einen diesen Spurlagerkörper mit der Pratze verbinden den Körper,
und Fig. 4 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 3 durch eine Ausführung, bei welcher der Raum zur Aufnahme von der Stopfbüchse entnommenem Dampf in einer Pratze des Turbinengehäuses vorgesehen ist, die ihrer seits am Körper eines Spurlagers befestigt ist.
In Fig. 1 bezeichnet 1 das Gehäuse und 2 den Läufer einer mehrstufigen Hochdruck dampfturbine mit einer Dampfeintrittskam- mer 3. Die nicht gezeigte Stützung .des G e- häuses 1 lässt dessen Verschiebung in Rich tung der Längsachse der Turbine zu. Am Hochdruckende dieser Turbine ist eine Laby- rinthstopfbüchse vorgesehen, die aus der Welle :des Läufers 2 ausgedrehte Kämme 4 und sich nicht drehende Kämme 5, 6 auf weist.
Die Zacken der Kämme 5 sind zu den Zacken der Kämme 6 entgegengesetzt gerich tet, so dass das achsiale Labyrinthspiel, wenn sich alle Kämme 5, 6 um .denselben Betrag in achsialer Richtung verschieben, an den Kämmen 5 im umgekehrten Sinne verändert wird wie an den Kämmen 6. Die Kämme 5, 6 sind an einer Büchse 7 befestigt, die unmit telbar ins Turbinengehäuse l eingesetzt ist, so dass sie von diesem Gehäuse getragen werden. 8 bezeichnet ein Spurlager, das zur Aufnahme des Achsialschubes des Turbinen läufers 2 dient.
Am Körper 9 dieses Spur lagers 8 sind Körper 10 (nur einer ist in Fig. 1 gezeigt) befestigt, die je eine Kammer 11 aufweisen und am zweiten Ende bei 31 am Turbinengehäuse 1 befestigt sind. Die Kammer 11 jedes Körpers 10 steht durch eine Leitung 12 mit einem ringförmigen Raum 13 der Labyrinthstopfbüchse in Ver bindung, so dass aus diesem Raum 13 durch die Leitung 12 Dampf entnommen werden kann.
Die Labyrinthkämme 5, 6 sind zu bei den Seiten der Druckentnahmestelle 1.3 an geordnet, und zwar sind .die Kämme 5 auf der rechten und die Kämme 6 auf der linken Seite dieser Stelle gelegen. 14 bezeichnet eine um den Körper 10 angeordnete Rohr schlange, durch die eine sich gleichbleibende KüMmittelmenge fliesst. An die Kammer 11 ist ferner eine Ableitung 15 angeschlossen. in die nicht gezeigte Mittel eingebaut sind, um in .der Kammer 11 im wesentlichen den selben Druck wie im Ringraum 13, das heisst an .der Druckaufnahmestelle der Stopfbüchse. aufrecht zu erhalten.
Die Abmessungen der Kammer 11 und somit des Körpers 10, sowie die durch die Rohrschlange 14 strömende Kühlmittelmenge sind so bemessen, dass der in .die Kammer 11 gelangende, der Stopf büchse entnommene Dampf immer Sätti gungstemperatur aufweist. Diese ist be kanntlich .eine Funktion des Dampfdruckes. Ist nun zum Beispiel das achsiale Spiel zwi- sehen den Kämmen 4 und 5 .der Labyrinth stopfbüchse zu gross, so herrscht im Ring raum 13, und demzufolge auch in der Kam mer 11, ein höherer Druck als normal. Dem entspricht auch eine höhere Sättigungstem peratur, so dass der Körper 10 eine stärkere Erwärmung erfährt.
Infolgedessen delmt er sich aus, und, 'da .der Lagerkörper 9, an dem er befestigt ist, als Fixpunkt wirkt, muss diese Ausdehnung nach rechts vor sich gehen. Die Folge davon ist, dass auch das mit dem Wärmedehnungskörper 10 verbun dene Turbinengehäuse 1 nach rechts ver schoben wird, wodurch das achsiale Spiel zwischen den Kämmen 4, 5 selbsttätig in der angestrebten Weise vermindert und das zwi schen den Kämmen 4, 6 vergrössert wird.
Ist umgekehrt das achsiale Spiel zwischen den Kämmen 4, 5 zu klein und das zwischen den Kämmen 4, 6 zu gross; so dass der der Stopfbüchse bei 13 entnommene Dampf einen kleineren 'Druck als normal aufweist, so stellt sich im Wärmedehnungskörper 10 eine tiefere Sättigungstemperatur ein, so dass er sich zusammenzieht und dadurch eine Ver schiebung des Turbinengehäuses 1 samt der von demselben getragenen Kämme 5, 6 nach links bewirkt. Das achsiale Spiel zwischen den Kämmen 4, 5 wird infolgedessen ver grössert und das zwischen den Kämmen 4, 6 verkleinert, so dass sich im Ringraum 13 wie der rasch der normale Druck einstellt.
Der der Sättigungstemperatur des der Stopf büchse entnommenen Dampfes ausgesetzte Wärmedehnungskörper 10 erfährt somit bei steigendem Druck an der Druckentnahme- stelle 13 .der Stopfbüchse eine Ausdehnung infolgedessen bewirkt er .selbsttätig rechts von der Entnahmestelle 13, also vor dieser, in der Strömungsrichtung des Dampfes be trachtet, eine Verkleinerung und links davon, also hinter-ihr, eine Vergrösserung des ach- sialen Labyrinthspiels,
während er sich bei fallendem Druck an der Entnahmestelle 13 zusammenzieht und infolgedessen vor dieser Stelle eine Vergrösserung und hinter dersel ben eine Verkleinerung des achsialen Laby- rinthspiels bedingt.
Vielfach dürfte die angestrebte selbst tätige Einstellung des achsialen Labyrinth spiels bereits mit einem einzigen Körper 10 erreicht werden. Sind die sich nicht drehen den Labyi@inthkämme 5, 6 in einem beson deren Stopfbüchsengehäuse untergebracht. anstatt unmittelbar vom Turbinengehäuse getragen zu werden, so ist der Körper 10. bezw. sind die Körper 10 am einen Ende am Stopfbüchsengehäuse zu befestigen.
In Fig. 2 bezeichnet 16 den als Stange ausgebildeten Körper, welcher der Sätti gungstemperatur des der Labyrinthstopf- biichse zu entnehmenden Dampfes ausgesetzt ist und der am einen Ende am nicht gezeig ten Körper eines Spurlagers und am andern Ende entweder am Stopfbüchsengehäuse, falls ein solches vorhanden ist, oder dann an dem unmittelbar die Labyrinthkämme tra genden Turbinengehäuse befestigt ist. Diese Stange 16 ist zum grösseren Teil von einem Körper 17 umgeben, der einen Hohlraum 18 aufweist.
Letzterer ist durch eine Leitun;; 19 mit der Druckentnahmestelle der nicht ge zeigten Stopfbüchse verbunden. Die Stange 16 ist ferner von einer im Hohlraum 18 un tergebrachten Rohrschlange 20 umgeben. durch die eine sich gleichbleibende Menge eines Kühlmittels, vorzugsweise Wasser. fliesst. Der Abfluss des Dampfes, bezw. des sich bereits gebildeten Kondensates aus dem Raum 18 wird von einem einstellbaren Ven til 21 beherrscht, das gleichzeitig im Raum 18 im wesentlichen denselben Druck aufrecht: zu erhalten erlaubt, wie er an der Druck entnahmestelle der Stopfbüchse herrscht.
Je nach der Sättigungstemperatur des in den Raum 18 gelangenden Dampfes wird die Stange 16 eine verschieden starke Erwär mung erfahren und sich daher entweder aus dehnen oder zusammenziehen und dadurch. da ihre Verbindungsstelle mit dem Spur lagerkörper als Fixpunkt zu betrachten ist, eine Verschiebung der sich nicht drehenden Labyrinthkämme, zwecks Einstellung des achsialen Labyrinthspiels bewirken.
In Fig. 3 bezeichnet 22 den Körper eines im übrigen nicht gezeigten Spurlagers und 23 eine Pratze des untern Gehäuseteils 24 einer im übrigen ebenfalls nicht dargestell ten Turbine. Es ist angenommen, dass die sich nicht drehenden Kämme einer Laby- rinthstopfbüehse für die Turbine vom Tur binengehäuse getragen werden. 25 bezeich net einen .dem Körper 10 des ersten Ausfüh rungsbeispiels entsprechenden Körper. Die ser Körper weist einen Hohlraum 26 auf, in welchen der Stopfbüchse entnommener Dampf gelangt, und er ist am linken Ende bei 27 fest mit dem Lagerkörper 22 verbun den. während er am rechten Ende gleitbar auf dem Lagerkörper 22 angeordnet ist.
Das rechte Ende des Körpers 25 dient gleichzei= tig als Unterlage für die Gehäusepratze 23, welche das von ihr aufgenommene Gewicht auf den Lagerkörper 22 überträgt.
Der Kör per 25 und die Pratze 23 sind durch einen Keil 28 so verbunden, dass das Gehäuse 24 alle Längenausdehnungen des Körpers 25 mitmacht, wodurch erreicht wird, dass die Längenveränderungen des Wärmedehnungs- körpers 25, hervorgerufen .durch den aus der Stopfbüchse in denselben gelangenden Dampf, eine selbsttätige Einstellung des achsialen Labyrinthspiels der Turbinen stopfbüchse in Abhängigkeit von dem an der Druckentnahmestelle der Stopfbüchse herrschenden Druck bewirken.
Die in Fig. 4 gezeigte Ausführung un terscheidet sich von der in Fig. 3 dargestell ten im wesentlichen dadurch, dass der Wärrnedehnungskörper 25 mit der Pratze 2'3 des untern Turbinengehäuseteils vereinigt ist.
29 bezeichnet in diesem Fall den Lagerkör per eines sonst nicht weiter gezeigten Spur lagers und 30 den Hohlraum, in welchen der der nicht gezeigten Labyrinthstopfbüchse entnommene Dampf gelangt, welcher je nach seiner Sättigungstemperatur, das heisst je nach dem an der Druckentnahmestelle- der Stopfbüchse herrschenden Dampfdruck eine mehr oder weniger starke Ausdehnung der Pratze 23 und dadurch eine Veränderung des achsialen Labyrinthspiels der nicht gezeig ten Stopfbüchse bewirkt.
Die Erfindung lässt sich auch anwenden, wenn .die Stopfbüchse zum Beispiel nur in dem vor der Druckentnahmestelle 13 ge legenen Teil, oder nur in dem hinter dieser Stelle gelegenen Teil Kämme mit achsialen Dichtungszacken aufweist. Auch kann der Durchmesser der verschiedenen Stopfbüch- senteile vor und hinter der IYruckentnahme- stelle 13 unterschiedlich sein, um zum Beispiel mindestens einen Teil des auftretenden Ach sialschubes ausgleichen zu können.
Anstatt die Körper 10, bezw. die Stan gen 16 oder die Teile 25 bezw. 23 unmittel bar am Spurlagerkörper zu befestigen, kön nen sie auch an einem andern, die achsiale Lage des Spurlagers 8 bestimmenden Teil befestigt sein.
Die Stopfbüchse kann ausser der für die Spieleinstellung notwendigen Druckent nahmestelle 13 noch weitere Entnahmestellen aufweisen, zum Beispiel solche, welche die Undichtheitsverluste abzuführen gestatten. Auch kann der Hohlraum 18 an eine Stelle angeschlossen sein, welche gleichzeitig zur Abführung von Undichtheitsverlustendient, wobei es dann allerdings erforderlich ist, in diese Abführungsleitung eine Stauvorrich tung (zum Beispiel eine Blende) einzubauen, welche ein Ansteigen .des Druckes bei wach senden Stopfbüchsenverlusten verursacht,
bezw. die Abnahme des Druckes bei sich vermindernden Stopfbüchsenverlusten.
Um auch bei einem Betrieb mit überhitz tem Dampf eine Einstellung des achsialen Labyrinthspiels entsprechend der Sättigungs- temperatur, die dem an der Druckentnahme- stelle herrschenden Druck entspricht, zu er halten, kann der Raum 11 in Fig. 1, bezw. 18 in Fig. 2, bezw. 26 in Fig. 3, bezw. 30 in Fig. 4, mit dem Dampfraum eines Behälters verbunden sein,
welcher unter dem Druck an der Entnahmestelle 13 steht und dessen Kon- denswasserabfluss dureb. einen Schwimmer geregelt wird und in welchem allfällig ein tretender überhitzter Dampf durch Kühlung, oder Wassereinspritzung auf Sättigungs zustand gebracht wird.
Statt des an der Druckentnahmestelle der ,Stopfbüchse herrschenden Druckes selbst kann auch ein in Abhängigkeit von diesem Druck geregelter Dampfdruck die Tempera tur .des die Einstellung .des achsialen Spiels bewirkenden @Värmedehnungskörpers 10 bezw. <B>16</B> bezw. 25 bezw. 23 beeinflussen. Der Druckregler kann dabei so ausgebildet sein, dass schon geringe Schwankungen des Druckes in der Druckentnahmestelle der Stopfbüchse sehr starke Veränderungen des Druckes im Vrärmedehnungskörper verur sachen.