Turbomaschine. Gegenstand der Erfindung ist eine Turbo- masehine mit mindestens einer Wellendich tung. Die Erfindung ist dadurch gekennzeich net, dass die rotierende Dichtungsfläche -der Wellendiehtung radial ausserhalb eines Rotor lagers auf einem hohlzylinderförmig ausge bildeten Körper angeordnet ist, welcher das Rotorlager gloekenförmig umgibt.
Die bisher am meisten übliche Bauweise der Turbomaschinen mit zwischen einem Lager und dem Laufschaufelträger angeordneten Wellendichtungen ergibt eine grosse axiale Baulänge der Turbomaschine. Die Ausfüh rung gemäss der Erfindung erlaubt, eine kurze, gedrängte Bauart einzuhalten, indem minde stens eine Wellendichtung radial ausserhalb eines Rotorlagers angeordnet ist. Insbeson dere wird es dadurch möglich, die Lager in unmittelbarer Nähe des die Laufschaufeln tragenden Teils des Rotors anzuordnen.
Da bei wird ein ruhiger Lauf des Aggregates er reieht, so dass sieh kleinste Abdichtungs spiele zwischen den Dichtungsflächen einhal ten lassen, was die Undiehtheitsverhtste trotz grösserem Durchmesser der Dichtungsflächen reduziert und einen guten Wirkungsgrad der 31asehine gewährleistet. Die gedrängte Bau art der Turbomaschine ergibt ferner die Mög lichkeit, die Laufschaufelträger fliegend auf der Welle anzuordnen, auch wenn es sich um verhältnismässig grosse und rasch laufende Räder handelt.
Ein AusfühiLingsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch ein einstufiges Radialgebläse mit fliegend ange ordnetem Laufrad und mit einer gemäss der Erfindung ausgebildeten Wellendiehtung.
Fig. 2 zeigt diese Dichtungspartie in grö sserem Massstabe.
Ein mit der Welle 1 (Fug. 1) gekuppelter, nicht gezeichneter Motor treibt über das Zahnradgetriebe 2, 3 die Welle 4 an. An ihrem freien Ende trägt -die Welle das Lauf rad 5, auf welchem eine Mehrzahl von Schau feln 6 angeordnet sind. Das zu verdichtende Medium wird durch den vom Gehäuse gebil deten Kanal 7 angesaugt und erfährt in den Schaufelkanälen des Laufrades 5 unter Aus- nützung .der Fliehkraftwirkung eine Ver dichtung. Die hierbei auftretende Strömungs energie wird in .den festen Diffusorschaufeln 3 zum Teil in Druck umgesetzt.
Anschliessend gelangt das verdichtete Medium in den Sam- melkanal 9 und tritt durch den Austrittskanal 10 aus dem Gebläse aus. Die Welle 4 ist in Gleitlagern 11 und 12 abgestützt, .die von einem flaschenförmigen, in einer horizontalen Meridianebene .geteilten Körper 13 gehalten sind. Der flaschenförmige Körper umschliesst die Welle 4 und ist mit einer Aussparung für das Zahnrad 2 an der Eingriffstelle mit dem mit der Welle 4 in einem Stück hergestellten Ritzel 3 versehen.
Die beiden Hälften des Kör pers 13 sind durch zwei geteilte und auf dem Gehäuse abgestützte Ringe 14 und 15 zusam mengehalten. Radial ausserhalb des Lagers 12 ist eine Wellendichtung angeordnet, deren rotierende Dichtungsfläche 16 auf einem hohl- zylinderförmig ausgebildeten Körper 17 liegt. Dieser Körper umschliesst das Lager 12 glok- kenförmig und ist mittels der mit dem Lauf rad verschraubten Überwurfmutter 18 an die sem befestigt.
Die stillstehende Dichtungsfläche der Wellendichtung wird durch mehrere geteilte Kohlenringe 19 (Fig. 2) gebildet, die in einem ebenfalls geteilten und auf dem Gehäuse ab gestützten Ring 20 behalten sind. Zwischen dem Laufrad. 5 und dem festen Gehäuse be findet sich ein Spalt 22, der durch eine wei tere Labyrinthdichtung 21 abgeschlossen ist. Im Spalt selbst herrscht derjenige Druck, .den das zu verdichtende Medium bei seinem Aus tritt aus den Schaufelkanälen des Laufrades aufweist.
Die radiale Länge des Spaltes 22 ist dabei so bemessen"dass :die durch den im Spalt herrschenden Gasdruck auf das Laufrad aus geübten axialen Schubkräfte das zugleich als Drucklager ausgebildete Läger 11 weitgehend zon denjenigen Schubkräften entlasten, die das Medium infolge Verdichtung und Umlen- hing auf die Schaufelseite des Rades ausübt. Den Lagerflächen der Lager 11 -und 12 kann durch Bohrungen 23 Schmiermittel -unter Druck zugeführt werden.
Ein zwischen dem Lager 12 und der rotierenden Dichtungsfläche 16 angeordnetes glockenförmiges Element 24 kann dabei das vom Lager ablaufende Schmier mittel am Zutritt zu den Dichtungsflächen hindern.
Der Zusammenbau des Gebläses geschieht in folgender Reihenfolge: Auf die Welle 4 tverden die mit den Lagerschalen 11 und 12 -,,ersehenen beiden Hälften des flaschen- förmig ausgebildeten Körpers 13 aufgesetzt. und .das glockenförmige Element 24 mittels Distanzbüchsen auf dem Körper 13 befestigt.
1\Tun kann in axialer Richtung das Laufrad 5 mit dem bereits an ihm befestigten hohlzylin- derförmig ausgebildeten Körper 17 in die Welle 4 eingesetzt und mit ihr durch den Zuganker 26 fest verbunden werden. Das Ganze wird in den untern Gehäuseteil 25 auf die Rin-hälften 14 und 15 aufgelegt, nachdem die untern Hälften der Kohlenringe 19 der festen Dichtungsflächen in den Ring 20 ein gesetzt worden sind. Anschliessend wird der obere Gehäuseteil 27, 28, 29 auf den untern Gehäuseteil 25 aufgesetzt und mit Hilfe der Bolzen 30 fest verschraubt.
Die Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsbei spiel beschränkt. Vielmehr lässt sie sich aleh auf ein- oder mehrstufige Gebläse, Verdichter und Turbinen mit ein- oder beidseitig gela gerten Rotoren anwenden. Auch ist es möglich, die rotierende Dichtungsfläche auf einem hohlzylinderförmig ausgebildeten Teil des Laufrades anzuordnen. Ferner kann an Stelle der durch mehrere Kohlenringe 19 gebildeten festen Dichtungsfläche eine der beiden Dich tungsflächen der Wellendichtung Labyrinth kammern aufweisen, in denen das zu verdich tende Medium unter Vernichtung seiner kine tischen Energie am Lecken verhindert wird.
Turbo engine. The invention relates to a turbo machine with at least one shaft seal. The invention is characterized in that the rotating sealing surface of the shaft seal is arranged radially outside a rotor bearing on a hollow-cylinder-shaped body which surrounds the rotor bearing in a glove-like manner.
The construction of the turbomachine, which has hitherto been most common, with shaft seals arranged between a bearing and the rotor blade carrier, results in a large axial length of the turbomachine. The execution according to the invention allows a short, compact design to be adhered to by at least one shaft seal being arranged radially outside a rotor bearing. In particular, this makes it possible to arrange the bearings in the immediate vicinity of the part of the rotor that carries the rotor blades.
Since the unit runs smoothly, the smallest sealing games between the sealing surfaces can be observed, which reduces the leakage problems despite the larger diameter of the sealing surfaces and ensures a good efficiency of the 31asehine. The compact type of construction of the turbo machine also gives the possibility of arranging the rotor blade carrier overhung on the shaft, even if the wheels are relatively large and fast.
An AusfühiLingsbeispiel the invention is illustrated in the drawing. Fig. 1 shows an axial section through a single-stage radial fan with an overhung impeller and with a shaft seal designed according to the invention.
Fig. 2 shows this sealing part on a larger scale.
A motor (not shown) coupled to shaft 1 (Fig. 1) drives shaft 4 via gear transmission 2, 3. At its free end, the shaft carries the running wheel 5 on which a plurality of blades 6 are arranged. The medium to be compressed is sucked in through the channel 7 formed by the housing and is compressed in the blade channels of the impeller 5 by utilizing the effect of the centrifugal force. The flow energy that occurs here is partially converted into pressure in the fixed diffuser blades 3.
The compressed medium then reaches the collecting duct 9 and exits the blower through the outlet duct 10. The shaft 4 is supported in plain bearings 11 and 12, which are held by a bottle-shaped body 13 divided in a horizontal meridian plane. The bottle-shaped body encloses the shaft 4 and is provided with a recess for the gear wheel 2 at the point of engagement with the pinion 3 made in one piece with the shaft 4.
The two halves of the Kör pers 13 are held together by two split rings 14 and 15 supported on the housing. A shaft seal is arranged radially outside of the bearing 12, the rotating sealing surface 16 of which lies on a hollow-cylindrical body 17. This body encloses the bearing 12 in the shape of a bell and is attached to the sem by means of the union nut 18 screwed to the running wheel.
The stationary sealing surface of the shaft seal is formed by several split carbon rings 19 (Fig. 2), which are kept in a also split ring 20 supported on the housing. Between the impeller. 5 and the fixed housing be there is a gap 22 which is completed by a white direct labyrinth seal 21. In the gap itself there is the pressure that the medium to be compressed has when it exits the blade channels of the impeller.
The radial length of the gap 22 is so dimensioned that: the axial thrust forces exerted on the impeller by the gas pressure prevailing in the gap largely relieve the bearing 11, which is also designed as a thrust bearing, from those thrust forces which the medium depended on as a result of compression and deflection The bearing surfaces of the bearings 11 and 12 can be supplied with lubricant under pressure through bores 23.
A bell-shaped element 24 arranged between the bearing 12 and the rotating sealing surface 16 can prevent the lubricating medium running off the bearing from accessing the sealing surfaces.
The assembly of the fan takes place in the following order: The two halves of the bottle-shaped body 13 seen with the bearing shells 11 and 12 are placed on the shaft 4. and .the bell-shaped element 24 is attached to the body 13 by means of spacer sleeves.
In the axial direction, the impeller 5 with the hollow cylinder-shaped body 17 already attached to it can be inserted into the shaft 4 and firmly connected to it by the tie rod 26. The whole thing is placed in the lower housing part 25 on the ring halves 14 and 15 after the lower halves of the carbon rings 19 of the solid sealing surfaces in the ring 20 have been set. The upper housing part 27, 28, 29 is then placed on the lower housing part 25 and screwed tightly with the aid of the bolts 30.
The invention is not limited to the game Ausführungsbei illustrated in the drawing. Rather, it can be applied to single- or multi-stage blowers, compressors and turbines with rotors mounted on one or both sides. It is also possible to arrange the rotating sealing surface on a hollow cylinder-shaped part of the impeller. Furthermore, instead of the solid sealing surface formed by several carbon rings 19, one of the two sealing surfaces of the shaft seal labyrinth chambers in which the medium to be compacted is prevented from leaking by destroying its kinetic energy.