DE1087138B

DE1087138B - Labyrinth-Stopfbuechse fuer Dampf- oder Gasturbinen

Info

Publication number: DE1087138B
Application number: DEL31137A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans-Joachim Thomas
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1958-08-26
Filing date: 1958-08-26
Publication date: 1960-08-18
Also published as: CH383410A; FR1232053A; NL105437C; BE581463A

Description

Die Erfindung betrifft eine Labyrinth-Stopfbüchse für Dampf- oder Gasturbinen mit veränderlichem Radialspalt, die in Segmente unterteilt ist und deren Segmente vom höheren der an der Stopfbüchse herrschenden Treibmitteldrücke gegen Federkraft radial 5 verschoben werden.

Bei der bekannten Stopfbüchse dieser Art werden die Segmente von einem zylindrischen, dünnwandigen, federnden Ring gehalten, auf dessen radial äußere Seite jener höhere der an der Stopfbüchse herrschenden Treibmitteldrücke wirkt und der von diesem Druck je nach dessen — mit der Last der Turbine ja sich ändernder — Höhe mehr oder weniger zusammengedrückt wird. Diese Bauart hat den Nachteil, daß der Ring, wenn auch dünnwandig, doch recht druckfest ist, also dem Druck nur recht wenig nachgibt, also die Spaltweite nur wenig zu ändern gestattet.

Eine weit größere Spaltweiten-Änderung aber ist bei Turbinenläufern, deren kritische Drehzahl unterhalb der Betriebsdrehzahl liegt und deshalb beim Hochfahren und beim Auslaufen der Turbine durchfahren werden muß, erwünscht, weil die Durchbiegung mancher Läufer bei der kritischen Drehzahl größer als die Zusammendrückbarkeit jenes Ringes ist.

Die Erfindung sieht daher vor, daß die Segmente im Stopfbüchsengehäuse dampfdicht radial gleiten und daß jedes Segment mit je einem federbelasteten Kolben verbunden ist, auf dessen eine Seite entgegen der Federkraft der höhere der an der Stopfbüchse herrschenden Drücke wirkt.

In der Wahl des Kolbendurchmessers und der Federhärte ist man ziemlich unbehindert; man kann daher die Abhängigkeit der Spaltweite von der Höhe des Treibmitteldruckes beliebig gestalten. Man kann also erreichen, daß der Spalt beim Anfahren und Hochfahren, wenn also der Treibmittel druck an der Stopfbüchse noch niedrig ist, recht weit ist und daher die Stopfbüchse trotz der bei kritischer Drehzahl großen Wellendurchbiegung nicht berührt wird und daß dennoch im Betriebe, d. h. bei Last der Turbine, dank dem dann höheren Druck der Spalt eng, also der Stopfbüchsverlust gering ist.

Je nachdem, in welcher Richtung man den Treibmitteldruck und die Federkraft anordnet, sind zwei voneinander verschiedene Bauarten möglich.

Die eine Bauart besteht darin, daß die Kolben an ihrer radial inneren Seite vom niedrigeren der an der Stopfbüchse herrschenden Drücke beaufschlagt, an ihrer radial äußeren Seite vom höheren der an der Stopfbüchse herrschenden Drücke beaufschlagt, also von diesem radial einwärts gedrückt und von den Federn radial auswärts gezogen werden. Beim Anfa-h-Labyrinth-Stopfbüchse für Dampf-
oder Gasturbinen

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs-G.m.b.H., Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Dr.-Ing. Hans-Joachim Thomas, Berlin,
ist als Erfinder genannt worden

ren und Hochfahren und beim Auslaufen der Turbine, also wenn die Turbinenleistung gering ist, also die Drücke in der Turbine und daher auch die Druckgefälle an den Stopfbüchsen gering sind, ziehen die Federn die Stopfbüchssegmente von der Welle ab; bei größerer Turbinenleistung, also bei höherem Druck in der Turbine und größerem Druckgefälle an den Stopfbüchsen, wird der Federdruck überwunden, werden also die Segmente zur Welle hin verschoben.

Die andere Bauart besteht darin, daß die Kolben an ihrer radial äußeren Seite über Leitungen mit Absperrventil vom Kondensator-Unterdruck oder von irgendeinem Druck, der niedriger als der Atmosphärendruck ist, beaufschlagt, an ihrer radial inneren Seite vom höheren der an der Stopfbüchse herrschenden Drücke beaufschlagt, von diesem also radial auswärts gedrückt und von den Federn radial einwärts gedrückt werden. Zum Anfahren und Abstellen der Turbine werden die Absperrventile geöffnet; dadurch heben sich die Segmente von der Welle ab.

Die Kolben brauchen nicht, wie bei Kolben üblich, zylindrisch und in zylindrischen Kammern angeordnet zu sein. Es ist vielmehr auch möglich, daß der Kolben jedes Segmentes eines Kranzes von Segmenten durch eine an sich bekannte, über den ganzen Zentriwinkel des Segmentes sich erstreckende Leiste von Hammerkopf-Profil gebildet wird und diese an den Flanken der allen Segmenten des Kranzes gemeinsamen Umfangsnut dampfdicht anliegt.

Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 die erste, in Fig. 2 die zweite der beiden obengenannten Bauarten. In Fig. 1 bedeutet P₁ den höheren, p₂ den niedrigeren der beiden an der Stopfbüchse herrschenden Drücke; s bedeutet die Änderung der Spaltweite; ferner bezeichnen 11 das Stopfbüchsengehäuse, 12 ein Stopfbüchsensegment, 13 die Welle, 14 den Kolben und 15 die zylindrische Kammer, in der der Kolben gleitet; und es sind 16 eine Zugfeder und 17 und 21 Bohrungen, die

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den höheren Treibmitteldruck auf die radial äußere bzw. den niedrigeren der Treibmitteldrücke auf die radial innere Kolbenseite leiten.

In Fig. 2 ist je ein Segment zweier nebeneinander angeordneten Segment-Kranze gezeigt. Darin bedeuten P₁, p₂ und p_s die Drücke des Treibmittels an den Stopfbüchsen, />₄ und p₅ die Drücke in irgendwelchen Räumen von weniger als dem Atmosphärendruck — P₅ könnte z. B. der Unterdruck des Kondensators einer Dampfturbine sein; s ist wieder die Strecke, um die die Spaltweite verändert werden kann. 18 sind Druckfedern; 19 und 20 sind Absperrventile in Leitungen, die zu jenen Unterdruckräumen führen; 22 und 23 sind Bohrungen, die die höheren der an den Stopfbüchsen herrschenden Drücke unter die Kolben leiten. Zum Anfahren und zum Abstellen der Turbine werden die Ventile geöffnet; dadurch heben sich die Segmente weiter von der Welle ab.

Claims

Patentansprüche:

1. Labyrinth-Stopfbüchse für Dampf- oder Gasturbinen mit veränderlichem Radialspalt, die in Segmente unterteilt ist und deren Segmente vom höheren der an der Stopfbüchse herrschenden Treibmitteldrücke gegen Federkraft radial verschoben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente im Stopfbüchsengehpuse dampf dicht radial gleiten und daß jedes Segment (12) mit je einem federbelasteten Kolben (14) verbunden ist, auf dessen eine Seite entgegen der Federkraft der höhere der an der Stopfbüchse herrschenden Drücke wirkt.

2. Stopfbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben an ihrer radial inneren Seite vom niedrigeren der an der Stopfbüchse herrschenden Drücke beaufschlagt, an ihrer radial äußeren Seite vom höheren der an der Stopfbüchse herrschenden Drücke beaufschlagt, also von diesem radial einwärts gedrückt und von den Federn radial auswärts gezogen werden.

3. Stopfbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben an ihrer radial äußeren Seite über Leitungen mit Absperrventil vom Kondensator-Unterdruck oder von irgendeinem Druck, der niedriger als der Atmosphärendruck ist, beaufschlagt, an ihrer radial inneren Seite vom höheren der an der Stopfbuchse herrschenden Drücke beaufschlagt, von diesem also radial auswärts gedruckt und von den Federn radial einwärts gedrückt werden.

4. Stopfbüchse nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben jedes Segmentes eines Kranzes von Segmenten durch eine an sich bekannte, über den ganzen Zentriwinkel des Segmentes sich erstreckende Leiste von Hammerkopf-Profil gebildet wird und diese an den Flanken der allen Segmenten des Kranzes gemeinsamen Umfangsnut dampfdicht anliegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 472 960, 484 540,
766, 621002;

Buch »Die Dampfturbinen« von Zietemann, Verlag Springer, 1955, S. 246, 247.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen