Anordnung zur Erzielung einer selbsttätigen und lastabhängigen Radialeinstellung der federnden Dichtsegmente in Labyrinthstopfbüchsen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Er zielung einer selbsttätigen und lastabhängigen Radial einstellung der federnden Dichtsegmente in Labyrinth- stopfbüchsen, welche in Dampf- oder Gasturbinen zwischen solchen Druckräumen angeordnet sind, de ren Drücke bei sich änderndem Betriebszustand der Turbine gleichbleiben,
mit Hilfe eines von der Turbi nenbelastung abhängigen Gefälles zwischen zwei Treibmitteldrücken.
Es gibt Ausführungen von Labyrinthstopfbüchsen an Turbomaschinen, bei denen die Abhängigkeit des Treibmitteldruckes innerhalb der Turbine von der Turbinenbelastung zur selbsttätigen und lastabhängi gen Radialeinstellung der Dichtsegmente innerhalb der Stopfbüchsen ausgenutzt wird. Diese selbsttätige Ein stellung wird dadurch erreicht, dass auf die in radialer Richtung beweglich gelagerten Dichtsegmente einer seits eine radial gerichtete Federkraft, andererseits ein dieser Federkraft entgegengerichteter und sich mit der Belastung der Turbine verändernder Druckunter schied wirkt.
Wegen ihrer freien Beweglichkeit in ra dialer Richtung können sich die Dichtsegmente inner halb ihres radialen Verstellbereiches so einstellen, dass zwischen der Federkraft und der Druckkraft Gleich gewicht herrscht. Es besteht also ein direkter Zusam menhang zwischen der Grösse der Auslenkung der Feder und damit der Stellung des Dichtsegmentes und dem Betrag des wirksamen Druckunterschiedes.
Labyrinthstopfbüchsen sind in Turbinen meist zwischen zwei solchen Räumen angeordnet, deren Druckdifferenz sich bei einem Wechsel der Turbinen belastung ändert. Wirkt bei diesen Labyrinthstopf- büchsen auf die Aussenseite der Segmente der Druck des einen Raumes und auf die Innenseite ein mittlerer Druck, so ist die resultierende Druckkraft und damit auch die Radialeinstellung der Segmente ebenfalls lastabhängig.
Anders verhält es sich, wenn solche Labyrinth stopfbüchsen zwischen zwei Räumen angeordnet sind, in denen die Drücke bei allen Änderungen des Be triebszustandes der Turbine gleichbleiben. Es fehlt dann die Steuerkraft, durch welche eine radiale Ver stellung der Dichtsegmente in Abhängigkeit von der Turbinenbelastung erzielt wird.
So sind beispielsweise die Dichtsegmente der an der Ausströmseite von Ge- gendruck-Dampfturbinen gelegenen Aussenstopf- büchsen keiner lastabhängigen Druckkraft ausgesetzt, da der Gegendruck dieser Turbinen bei allen Leistun gen gleichbleibt. Ähnlich verhält es sich bei denjenigen Aussenstopfbüchsen von Dampfturbinen mit Zwi schenüberhitzung,
welche an der Ausströmseite des dem Zwischenüberhitzer vorgeschalteten Turbinen- teiles liegen. Der Zwischenüberhitzer verlangt einen Mindestdampfdurchsatz, der nur durch Aufrechter- haltung eines Mindestdruckes an dessen Eintritt einge halten werden kann. Unterhalb einer bestimmten Last grenze bleibt also der Dampfdruck am Austritt des dem Zwischenüberhitzer vorgeschalteten Turbinen teiles stets konstant, weist also keine Lastabhängig keit mehr auf.
Es ist bereits eine Einrichtung zum Betrieb von Dampf- oder Gasturbinen vorgeschlagen worden, welche in. Abhängigkeit vom Druckgefälle in der Tur bine arbeitet und bei der die in Segmente unterteilten und radial geführten Stopfbüchsenabschnitte bei an und ablaufender Turbine weit und bei voller Turbi nenleistung eng eingestellt werden.
Bei dieser Ein richtung sind die Segmente eines Stopfbüchsenab- schnittes mit einem federbelasteten Kolben verbunden, der in einer Kammer gleitet, die durch des Druckge fälle in der Turbine direkt oder über eine durch ein Ventil zu schaltende Leitung beaufschlagt ist. Die Stopfbüchsensegmente können bei dieser Einrichtung auch ohne Zwischenschaltung von Kolben oder Ähn lichem durch Federkraft und Druckgefälle an die Welle angepresst oder von der Welle abgehoben werden.
In der vorliegenden Erfindung wird eine weitere Ausbildung dieser Einrichtung vorgeschlagen.
Die Erfindung besteht darin, dass die Labyrinth stopfbüchse in mehrere Abschnitte so aufgeteilt ist, dass die Dichtsegmente innerhalb dieser Abschnitte sich jeweils unabhängig von den Dichtsegmenten der anderen Abschnitte einstellen können und dass die Räume zwischen diesen Abschnitten über Druck ausgleichsleitungen mit den Räumen zwischen den Abschnitten einer gleichfalls aufgeteilten Labyrinth stopfbüchse verbunden sind, die an derselben Turbine zwischen zwei Drücken liegt, deren Differenz sich bei einem Wechsel der Turbinenbelastung ändert.
Die Labyrinthstopfbüchse wird also in eine Anzahl von Teilstopfbüchsen aufgeteilt, deren Dicht segmente sich voneinander unabhängig einstellen kön nen.
Die Räume zwischen diesen Teilstopfbüchsen werden über Druckausgleichsleitungen mit den Räu men zwischen entsprechenden Abschnitten einer sol chen Labyrinthstopfbüchse derselben Turbine verbun den, welche von einem lastabhängigen Druckgefälle beaufschlagt wird. Durch diesen Druckausgleich wird das auf die Segmente wirkende Druckgefälle und da mit die radiale Einstellung der Segmente der erstge nannten Labyrinthstopfbüchse ebenfalls lastabhängig.
Zwischen den beiden Stopfbüchsen besteht aber fol gender Unterschied Während die beiden Teilabschnitte der steuernden Stopfbüchse einem mit steigender Last steigenden Druckgefälle ausgesetzt sind, wird nur der aussenlie gende Teilabschnitt der gesteuerten Stopfbüchse im gleichen Sinn beaufschlagt. Der an der Seite des höhe ren Druckes liegende Teilabschnitt der gesteuerten Stopfbüchse dagegen unterliegt bei steigender Last einer fallenden Druckdifferenz. Dies bedingt, dass die Segmente entsprechend ausgebildet werden müssen.
Die drei erstgenannten Teilabschnitte bewegen sich mit steigender Druckdifferenz radial in Richtung zur Welle, der letztgenannte Teilabschnitt aber mit fal lender Druckdifferenz.
Weiterhin wird vorgeschlagen, jeweils solche Druckräume in den beiden Labyrinthstopfbüchsen miteinander zu verbinden, in denen sich bei Normal last und Betriebsdrehzahl der Turbine auch ohne Druckausgleich derselbe Druck einstellen würde.
In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Beispiel der Anord nung gemäss der Erfindung in einer Turbine, deren Treibmittel auf einen gleichbleibenden Gegendruck expandiert, schematisch dargestellt.
Die Fig. 2 und 3 zeigen den Verlauf der Treib mitteldrücke innerhalb der Aussenstopfbüchse an der Hochdruckseite bzw. Niederdruckseite derselben Ge- gendruckturbine bei verschiedenen Belastungen.
Die Aussenstopfbüchse an der Hochdruckseite HD und an der Niederdruckseite ND ist bei der darge stellten Anordnung jeweils in zwei Abschnitte A und B bzw. C und D aufgeteilt. Die Segmente dieser Ab schnitte sind an den Stopfbüchsengehäusen 2 inner halb eines begrenzten Verstellbereiches beweglich ge lagert. Die Druckausgleichsleitung 3 verbindet die beiden Räume zwischen den Abschnitten A und B bzw. C und D.
Der lastabhängige Druck des eintretenden Treib mittels ist mit p1, der gleichbleibende Gegendruck ist mit p2, der Zwischendruck zwischen den Abschnitten bzw. in der Druckausgleichsleitung 3 ist mit p, und der äussere Atmosphärendruck mit p.1 gekennzeichnet.
Die mit F gekennzeichneten Pfeile geben die Rich tung der auf die Segmente wirkenden Federkräfte an. Aus den Schaubildern (Fig. 2 und 3) ist ersichtlich, dass das auf den Teilabschnitt C wirkende Druck gefälle mit zunehmender Turbinenbelastung abnimmt und dass die auf die übrigen Abschnitte A, B und D wirkenden Druckgefälle mit der Last zunehmen. Dem entsprechend ist der Teilabschnitt C so ausgebildet, dass seine Segmente sich bei sinkendem Druckgefälle zur Welle hinbewegen. Die drei übrigen Abschnitte A, B und D sind hingegen so gestaltet, dass sich deren Radialspiel zur Welle mit zunehmendem Druckgefälle verringert.