DE1187874B

DE1187874B - Non-contact shaft seal for turbo machines

Info

Publication number: DE1187874B
Application number: DEL42052A
Authority: DE
Inventors: Walter Zoerner; Dietmar Koch; Werner Gottwald
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-05-23
Filing date: 1962-05-23
Publication date: 1965-02-25

Description

Berührungsfreie Wellendichtung für Turbomaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine aus radial beweglichen Segmenten bestehende berührungsfreie Wellendichtung für Turbomaschinen, bei der zwischen den Stirnflächen der benachbarten Segmente schräubenförmige Druckfedern angebracht sind.Non-contact shaft seal for turbo machinery The invention relates a non-contact shaft seal consisting of radially movable segments for turbo machines, where between the end faces of the adjacent segments Helical compression springs are attached.

Es sind Dichtringe, insbesondere Kolbenstangendichtringe bekannt, die aus scharnierartig miteinander verbundenen Ringteilen bestehen, bei den die anstoßenden Enden zweier Ringteile durch eine Feder zusammengehalten werden. Diese Feder ist zusammen mit einer Schraube in einer Aussparung des einen Ringteiles so angeordnet, daß durch Verdrehen der Schraube die zum Zusammenziehen des Ringes gewünschte Federkrafteinstellung erzielt werden kann. Ebenso ist eine weitere Kolbenstangendichtung bekannt, bei der zwischen den Stirnflächen ihrer segmentartigen Teilstücke Blattfedern angeordnet sind, die die Aufgabe haben, neben dem Auseinandertreiben der Ringteile gleichzeitig als Sperrglieder gegen den radialen Durchtritt des abzudichtenden Mediums durch die Ringspalte zu wirken. Da ein auf den Außenumfang wirkender Druck des Mediums nicht erwünscht ist, wird die Federkraft der Blattfedern durch eine zusätzlich am Außenumfang des Ringes angeordnete Schlauchfeder überwunden. Zwar können bei dieser Anordnung die Ringteile im Gegensatz zur vorhergehend beschriebenen Vorrichtung radial ausweichen, doch besteht keine Möglichkeit, bei den zwischen den Ringsegmenten angeordneten Blattfedern die Federkraft auf einen gewünschten Wert einzustellen bzw. ganz auszuschalten.Sealing rings, in particular piston rod sealing rings, are known which consist of hinge-like interconnected ring parts, in which the abutting ends of two ring parts are held together by a spring. These The spring is together with a screw in a recess of the one ring part arranged that the desired to contract the ring by turning the screw Spring force adjustment can be achieved. There is also another piston rod seal known, in which leaf springs between the end faces of their segment-like sections are arranged, which have the task of driving apart the ring parts at the same time as blocking elements against the radial passage of the medium to be sealed to act through the annular gap. Since a pressure of the medium acting on the outer circumference is not desired, the spring force of the leaf springs is also increased by an am Outer circumference of the ring arranged coil spring overcome. Although this Arrangement of the ring parts in contrast to the device described above dodge radially, but there is no possibility in the between the ring segments arranged leaf springs to adjust the spring force to a desired value or switch it off completely.

Aufgabe der Erfindung ist es, die auf die Ringsegmente wirkende Federkraft beim Aus- oder Einbau der Wellendichtung auszuschalten.The object of the invention is to control the spring force acting on the ring segments to be switched off when removing or installing the shaft seal.

Die Erfindung besteht darin, daß innerhalb einer an der Stoßfläche des einen Segmentes eingearbeiteten tangentialen Bohrung ein mit einem Stößel versehener, axial beweglicher Federteller angeordnet ist, der die Federkraft der Druckfeder auf das benachbarte Dichtungssegment überträgt und der über den Stößel entgegen der Federkraft so weit verschoben und in der ausgelenkten Stellung festgehalten werden kann, daß seine Auflage an der Stoßfläche des benachbarten Segmentes unterbrochen ist.The invention consists in that within one on the abutment surface of the one segment machined tangential bore a provided with a ram, axially movable spring plate is arranged, which the spring force of the compression spring transfers to the adjacent sealing segment and the opposite via the plunger the spring force moved so far and held in the deflected position can be that its support on the abutment surface of the adjacent segment is interrupted is.

Zum Verschieben und Festhalten des Federstößels eignet sich ein gabelförmiger Keil, welcher an dem Federstößel in radialer Richtung aufgebracht wird und der dabei einerseits mit einer zu seiner Längsrichtung normalen Fläche am Segment und andererseits mit zwei zueinander parallelen Anflachungen am Umfang des Federstößels im Eingriff steht. Das Lösen des Keils kann in bekannter Weise mittels einer an ihm in senkrecht zur Richtung des Federstößels angebrachten Schraube erfolgen. Diese Anordnung hat den besonderen Vorteil, daß durch die Unterbrechung der Kraftübertragung der Ein- und Ausbau der in dem Gehäuse geführten Segmente wesentlich vereinfacht wird.A fork-shaped one is suitable for moving and holding the spring plunger Wedge, which is applied to the spring tappet in the radial direction and which thereby on the one hand with a normal to its longitudinal direction surface on the segment and on the other hand with two parallel flat areas on the circumference of the spring plunger in engagement stands. The wedge can be loosened in a known manner by means of a perpendicular to it screw attached to the direction of the spring plunger. This arrangement has the particular advantage that by interrupting the power transmission the input and removal of the segments guided in the housing is considerably simplified.

Bei Wellendichtungen mit selbsttätiger Dichtspalteinstellung gilt es, die bei Auslenkung der Segmente auftretende Reibung in der Führung im Gehäuse möglichst niedrig zu halten oder ganz zu vermeiden, um eine definierte Zuordnung zwischen resultierender Druckkraft und Auslenkung zu sichern. Dies kann dadurch erreicht werden, daß zur Fixierung der Segmente in Umfangsrichtung tangential angeordnete Blattfedern vorgesehen werden, welche einerseits an deren Außenseite und andererseits an der Innenfläche des Gehäuses lösbar befestigt sind.The following applies to shaft seals with automatic sealing gap adjustment it is the friction that occurs in the guide in the housing when the segments are deflected to keep it as low as possible or to avoid it altogether, in order to achieve a defined assignment to secure between the resulting compressive force and deflection. This can be done by be achieved that for fixing the segments tangentially arranged in the circumferential direction Leaf springs are provided, which on the one hand on the outside and on the other hand are releasably attached to the inner surface of the housing.

Bei Wellendichtungen als innerer Dichtung in Turbomaschinen, deren Segmente die Leitschaufeln einer Stufe tragen, dienen diese Blattfedern zugleich zur Übertragung des auf die Leitbeschaufelung wirkenden Reaktionsmomentes zum Gehäuse.In the case of shaft seals as an inner seal in turbo machines, their These leaf springs also serve as segments that carry the guide vanes of a stage to transfer the reaction torque acting on the guide vanes to the housing.

Da bei Wellendichtungen mit selbsttätiger Dichtspalteinstellung die Forderung nach Vermeiden eines Anstreifens der Welle am Außenring im allgemeinen vor der Forderung nach geringen Undichtheitsverlusten, insbesondere bei niedrigen Teillasten der Turbomaschine steht, ist es zweckmäßig, die Blattfedern mit einer radial nach außen gerichteten Vorspannung einzubauen. Eine solche Vorspannung dient zur Unterstützung der Verschiebung der Segmente von engem auf weiten Dichtspalt.Since with shaft seals with automatic sealing gap adjustment the Requirement to avoid the shaft rubbing against the outer ring in general before the requirement for low leakage losses, especially at low Partial loads of the turbomachine is, it is advisable to use the leaf springs with a radially outward bias to be built in. Such Pre-tensioning is used to support the shifting of the segments from close up wide sealing gap.

In den Figuren der Zeichnung ist eine berührungsfreie Wellendichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.In the figures of the drawing is a non-contact shaft seal shown schematically according to the invention.

In dem in F i g. 1 dargestellten achsnormalen Schnitt durch die Wellendichtung umschließt der aus den Segmenten 21 zusammengesetzte Außenring 2 die Welle 1. Diese Segmente 21 sind in dem in Achsebene geteilten Gehäuse 3 radial beweglich angeordnet. Die zur radialen Ausweichbarkeit der Segmente bzw. zur selbsttätigen Einstellung des Dichtspaltes 25 vorgesehenen Federn wirken erfindungsgemäß jeweils zwischen den Stoßflächen 22 zweier benachbarter Segmente in tangentialer Richtung. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind schraubenförmige Druckfedern 4 in an den Stoßflächen 22 der Segmente eingearbeiteten tangentialen Bohrungen 23 untergebracht, deren Federkraft jeweils über Federteller 51 auf die Stoßfläche der benachbarten Segmente übertragen wird.In the one shown in FIG. 1 through the shaft seal, the outer ring 2 composed of the segments 21 encloses the shaft 1. These segments 21 are arranged to be radially movable in the housing 3 which is divided in the axial plane. The springs provided for the radial evasiveness of the segments or for the automatic adjustment of the sealing gap 25 act according to the invention in each case between the abutment surfaces 22 of two adjacent segments in the tangential direction. In the illustrated embodiment, helical compression springs 4 are housed in tangential bores 23 machined into the abutment surfaces 22 of the segments, the spring force of which is transmitted via spring plates 51 to the abutment surface of the adjacent segments.

F i g. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung die Anordnung zur Unterbrechung der Federkraftübertragung mittels eines an dem Federteller 51 befestigten, in der Bohrung 23 geführten Federstößels 52, welcher durch Eingriff des gabelförmigen Keils 6 einerseits an der zu seiner Längsrichtung normalen Fläche 24 am Segment und andererseits an den Anflachungen 53 an seinem Umfang entgegen der Federkraft ausgelenkt und festgehalten werden kann. Zum Lösen des gabelförmigen Keils 6 dient die an ihm angebrachte Schraube 7.F i g. 2 shows an enlarged representation of the arrangement for interrupting the spring force transmission by means of a spring plunger 52 which is fastened to the spring plate 51 and guided in the bore 23, which by engagement of the fork-shaped wedge 6 on the one hand on the surface 24 normal to its longitudinal direction on the segment and on the other hand on the flats 53 can be deflected and held at its circumference against the force of the spring. The screw 7 attached to it is used to loosen the fork-shaped wedge 6.

Die Fixierung des Außenringes 2 bzw. die Übertragung von am Außenring wirkenden Momenten auf das Gehäuse 3 erfolgt über die in F i g.1 eingezeichneten tangential angeordneten Blattfedern 8, welche beiWellendichtungen mitDichtspalteinstellungzwecks sicheren Abhebens der Segmente mit einer radial nach außen wirkenden Vorspannung an der Seite des Außenringes 2 und an der Innenfläche des Gehäuses 3 lösbar befestigt sind. Die Sicherheitsanschläge 9 sind lediglich dazu vorgesehen, um die Fixierung bzw. Momentenübertragung auch im Falle einer überbeanspruchung bzw. eines Versagens der Blattfedern 8 zu sichern.The fixing of the outer ring 2 or the transmission of moments acting on the outer ring to the housing 3 takes place via the tangentially arranged leaf springs 8 shown in FIG of the outer ring 2 and are releasably attached to the inner surface of the housing 3. The safety stops 9 are only provided in order to secure the fixation or torque transmission even in the event of overstressing or failure of the leaf springs 8 .

Claims

Claims: 1. A non-contact shaft seal for turbo machines consisting of radially movable segments, in which helical compression springs are attached between the end faces of the adjacent segments, characterized in that within a tangential bore (23) machined into the abutment surface of one segment, a tappet ( 52) provided, axially movable spring plate (51) is arranged, which transmits the spring force of the compression spring (4) to the adjacent sealing segment (21) and which can be moved by the plunger against the spring force and held in the deflected position so far that its support on the abutment surface (22) of the adjacent segment is interrupted. z. Contact-free shaft seal according to claim 1, characterized by a fork-shaped wedge (6) serving to move the spring tappet (52) against the spring force, which on the one hand has a surface (24) normal to the longitudinal direction of the spring tappet on the segment (21) and on the other hand with two mutually parallel Flats (53) on the circumference of the spring plunger is in engagement. 3. Non-contact shaft seal according to claim 1, characterized by the fixing of the segments (21) serving in the circumferential direction tangentially arranged leaf springs (8) which are each fastened on the one hand to the outside of the segments and on the other hand to the inner surface of the housing (3). 4. Non-contact shaft seal according to claim 3, characterized in that the leaf springs (8) are attached with a radially outwardly directed bias. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 247 973, 588 246; British Patent No. 643,604.