DE1239150B - Vorrichtung zur Stillstandsdichtung und -bremsung fuer Turbomaschinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F16 j

Deutsche Kl.: 47 f-22/80

Nummer: 1239 150

Aktenzeichen: A41687XII/47f

Anmeldetag: 22. November 1962

Auslegetag: 20. April 1967

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stillstandsdichtung und -bremsung für Turbomaschinen, bei denen mit Sicherheit ein Austreten des abzudichtenden Arbeitsmittels verhindert werden muß, die aus einem axial auf einem zylindrischen Ansatz eines Gehäuses durch ein Sperrmedium gegen einen Läuferteil verschiebbaren, ringkolbenartigen, bei Fortfall des Sperrmediumdruckes durch Federkraft von der Gegendichtfläche abgehobenen Dichtungsring besteht, wobei ein ringförmiger Sperrmediumsraum vorgesehen ist, der mit der vom Sperrmedium gefüllten, auf der Rückseite des Ringes angeordneten Preßkammer durch eine Bohrung in Verbindung steht.

Wenn mehrere rotierende Maschinen, die ein Arbeitsmittel unter Druck enthalten, dessen Ausströmen verhindert werden muß, an einem gemeinsamen Arbeitsmittelkreislauf angeschlossen sind, so kann es bisweilen notwendig werden, eine oder mehrere dieser Maschinen außer Betrieb zu setzen. So z. B. wenn man Überholungsarbeiten ausführen will, während die anderen Maschinen weiterlaufen. Hierbei muß darauf geachtet werden, daß bei Stillstand die Dichtheit am Wellenende gewährleistet und die Welle gebremst ist, damit die Maschine nicht unter dem Einfluß des Arbeitsmittels weiterläuft, denn sie kann infolge eines Thermosiphoneffektes oder aber auch unter dem Einfluß anderer Maschinen, die an den Arbeitsmittelkreislauf angeschlossen sind, in Bewegung gebracht werden.

Es ist eine Wellenstillstandsdichtung bekannt, bei der ein Dichtungsring durch den Druck eines auf seine Rückseite wirkenden Mediums gegen einen wellenfesten Bund gedrückt wird. Beim Nachlassen des Preßdruckes wird der Dichtungsring durch Rückholfedern vom Wellenende abgehoben. Weiterhin ist es bei Gleitringdichtungen, die auch bei Stillstand der Welle abzudichten vermögen, bekannt, daß auf den Gleitring wirkende, den Ring gegen einen Wellenbund pressende Medium durch eine Zuführungsleitung zu einem im Bereich der Gleitfläche angeordneten, ringförmigen Sperrmediumsraum zu leiten. Es ist auch eine doppelte Gleitringdichtung mit zwischen den Gleitringen angeordnetem Sperrmediumsraum bekannt. Ferner wird gelegentlich durch axiale Verschiebung der Turbomaschinenwelle eine Stillstandsdichtung erzielt.

Bei diesen Wellenstillstandsdichtungen kann das in der Preßkammer vorhandene Sperrmedium in den abzudichtenden Raum bzw. in den die Maschine umgebenden Raum gelangen. Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, Vorrichtung zur Stillstandsdichtung
und -bremsung für Turbomaschinen

Anmelder:

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.,
Baden (Schweiz)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Rene Charpentier,

Plessis-Trevise, Seine-et-Oise (Frankreich)

daß neben dem als erste Stillstandsdichtung wirkenden Dichtungsring zur Bildung einer zweiten Stillstandsdichtung die Welle in an sich bekannter Weise axial verschiebbar und mit einem gegen eine Gehäusefläche andrückbaren Bund ausgebildet und die Stillstandsdichtungen derart zueinander angeordnet sind, daß die Verschiebung der Welle in Dichtstellung durch den Druck des axial verschiebbaren Dichtungsringes gegen den Rotor erfolgt, wobei der Raum zwischen den beiden Stillstandsdichtungen, der Welle und dem Maschinengehäuse in an sich bei Gleitringdichtungen bekannter Weise als Sperrmediumsraum dient und die Einlaßöffnungen der Verbindungsbohrung derart im Außenumfang des zylindrischen Gehäuseansatzes angebracht ist, daß sie vom Dichtungsring bei Abwesenheit des Sperrmediumdruckes überdeckt und bei dessen Anwesenheit freigegeben ist. Die erfindungsgemäße Konstruktion läßt so auf einfache Art ein Absperren der zwischen der Preßkammer und dem Sperrmediumsraum vorgesehenen Verbindungsbohrung zu, was gerade bei Stillstandsdichtungen, bei denen der Dichtring während des Laufens der Welle abgehoben ist, von besonderer Bedeutung ist, weil dadurch das Austreten des Sperrmediums, das in der Preßkammer vorhanden ist, verhindert wird. Gegenüber den bekannten mit Sperrmedium beschickten Wellendichtungen, die aus zwei Gleitringen und zwischen ihnen angeordnetem Sperr-

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raum bestehen, bietet die vorgeschlagene Konstruktion den Vorteil, daß eine der axialen Dichtungen durch eine einfache Verschiebung der Welle hergestellt wird. Auf diese Weise wird eine einwandfreie Dichtung beim Stillstand der Maschine erreicht und zugleich die Bremsung der Welle ermöglicht. Für diese entsteht beim Stillstand eine zusätzliche Stütze, wodurch gewisse Arbeiten für den Unterhalt der Maschine verrichtet werden können, ohne vorher komplizierte Demontagearbeiten vornehmen und das im Innern der Maschine befindliche Arbeitsmittel auslassen zu müssen.

Während der Betätigung der Vorrichtung ist die Wand des Faltenbalges nur dem Druckunterschied zwischen dem Sperrmedium und dem in der Maschine bewegten Arbeitsmittel unterworfen. Sie ist nur schwacher Beanspruchung ausgesetzt, selbst wenn man der Wirkung der vom Bremsen herrührenden Verdrehung Rechnung trägt.

Als Ausführungsbeispiel wird nachstehend die Anwendung der Erfindung auf ein Gebläse mit einem Rotor, der sich auf dem freitragenden Teil des Wellenendes befindet, beschrieben und durch die Zeichnung veranschaulicht.

F i g. 1 der Zeichnung zeigt schematisch den Aufbau des Gebläses;

F i g. 2 stellt einen Axialschnitt der Vorrichtung in der Ruhestellung der Maschine dar.

Wie in F i g. 1 gezeichnet, dreht sich die Welle 6 des Gebläses in den Lagern 15 und stützt sich durch eine Schulter 16 auf einen Anschlag 17 ab, wobei der Rotor 11 auf der Welle fliegend angebracht ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit A bezeichnet, während 12 einen Wellenbund darstellt.

Das bewegte Arbeitsmittel tritt bei E in das Gebläse ein und verläßt es durch S gemäß den Pfeilrichtungen.

In der F i g. 2 ist ein starrer, metallischer Dichtungsring 1 durch einen metallischen Faltenbalg 2, der durch ein gewelltes Rohr gebildet wird, mit dem Gehäuse 3 der Maschine verbunden. Dieser Faltenbalg ist an einem Ende an den oberen Teil des Dichtungsringes 1 und am anderen Ende an den Haltering 4 angeschweißt, der starr auf dem Maschinengehäuse befestigt ist. Der Dichtungsring 1 und der Faltenbalg 2 sind koaxial zur Achse X-X der Gebläsewelle angeordnet.

Der Dichtungsring 1 kann frei auf dem zylindrischen Gehäuseansatz 5 gleiten und bildet um die Welle 6 einen Sperrmediumsraum 7.

Der zwischen dem Dichtungsring 1 und dem Gehäuse 3 liegende Faltenbalg 2 umschließt eine ringförmige Preßkammer 8, welche durch eine Leitung 9 mit einer Entnahmestelle für ein Sperrmedium verbunden ist, das unter höherem Druck als das vom Gebläse bewegte Arbeitsmittel steht. Dieses Sperrmedium kann von verschiedener Art sein, wie das Arbeitsmittel; sollten sich jedoch durch eine Mischung Nachteile ergeben, muß es von gleicher Art sein.

Die Preßkammer 8 steht mit dem Sperrmediumsraum 7 durch eine Bohrung 10 geringeren Querschnittes in Verbindung, welche die Verlängerung des Gehäuses durchquert und durch den Dichtungsring 1 verschlossen ist, wenn die Maschine läuft.

Zur Stillsetzung des Gebläses wird der Zugang des Sperrmediums zur Preßkammer 8 geöffnet, wobei das normale Dichtungssystem der Maschine in Betrieb bleibt (in der Zeichnung nicht angegeben). Zufolge der Elastizität des Faltenbalges 2 verschiebt sich der Dichtungsring 1 unter dem Druck dieses Mediums nach dem Rotor 11 hin, welcher auf der Welle 6 befestigt ist, und drückt auf eine entsprechende Fläche desselben. Der so auf den Rotor ausgeübte Druck erzeugt eine Bremswirkung, die ihn zum Stillstand bringt.

Dieses Manöver wird nur bei geringer Geschwindigkeit der Maschine ausgeführt, so daß die durch das Bremsen erzeugte Wärmewirkung unbedeutend ist und die Verdrehungskraft auf den Balg nicht die zulässige Grenze überschreitet.

Durch den Druck auf den Rotor bewirkt der Dichtungsring eine axiale Verschiebung der Welle 6, welche beendet ist, sobald der Wellenbund 12 die radiale Fläche 13 des Gehäuses 3 berührt. Andererseits öffnet der Dichtungsring, wenn er sich verschiebt, die Bohrung 10, was dazu führt, daß das Sperrmedium den Sperrmediumsraum 7 füllt; dieser ist jetzt auf der einen Seite durch die Bohrung des Dichtungsringes und auf der anderen Seite durch den Wellenbund 12 geschlossen.

Das durch das Gebläse bewegte Arbeitsmittel kann nicht nach außen gelangen, denn es ist einerseits durch die Berührung des Dichtungsringes mit dem Rotor und andererseits durch den Balg eingeschlossen.

Der Raum 7, der mit Sperrmedium unter höherem Druck als dem des Arbeitsmittels gefüllt ist, bietet eine zusätzliche Sicherheit der Dichtung, wobei jedes Austreten des Arbeitsmittels verhindert wird.

Um den Umfang eines möglichen Austretens des Sperrmediums während des Betriebes der Einrichtung zu begrenzen, ist die Bohrung des Dichtungsringes 1 mit Dichtungen 14 ausgestattet, die sich auf den zylindrischen Gehäuseansatz 5 abstützen. Man kann das Austreten noch verringern, wenn man den Weg des Dichtungsringes und damit die Dauer des Manövers auf das absolute Minimum begrenzt.

Das notwendige Spiel zwischen dem Dichtungsring in seiner Ruhestellung und der Seite des in Gang befindlichen Rotors 11, mit der er beim Halten der Maschine in Berührung kommt, ist abhängig von den relativen Dehnungen des Maschinengehäuses 3 und der Welle 6; dieses Spiel ist verhältnismäßig gering, und der Weg des Dichtungsringes kann daher kurz sein.

Beim Verschieben des Dichtungsringes 1 gleitet dieser auf einen Ansatz 18 des Rotors 11. Somit wird beim Stillstand ein zusätzlicher Aufstützpunkt für die Gebläsewelle geschaffen. Es kann sodann, wenn es nötig ist, zu einer Demontage der Lager geschritten werden, ohne die Welle aus ihrer normalen Position zu nehmen.

Wenn die Vorrichtung betätigt wird, kann das normale Dichtungssystem des Gebläses stillgelegt werden. Zur neuerlichen Inbetriebnahme ist es notwendig, den Schmierkreislauf zu speisen, ganz besonders denjenigen des Hauptanschlages 17, wonach mit irgendeinem Regelsystem der Druck des Sperrmediums auf den des Gebläsekreislaufes auf der Rotorseite zurückgeführt werden muß.

Der Balg 2, der während der Betätigung der Vorrichtung nur eine elastische Verformung erleidet, bringt sodann den Dichtungsring in seine Ausgangsstellung zurück. Die Welle 6 wird automatisch durch den vom Gebläse verursachten Druck des Arbeitsmittels auf ihren Platz zurückgebracht, und der Hauptanschlag 17 kommt wieder mit seiner Gleitfläche in Berührung.

Ist das Gebläse in Betrieb, dann steht die Preßkammer 8 unter dem selben Druck wie seine Umgebung, und auf dem Balg 2 liegt keine Belastung. Es gibt also keine Möglichkeit, daß der Dichtungsring von sich aus mit dem Rotor in Berührung kommt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Stillstandsdichtung und -bremsung für Turbomaschinen, bei denen mit Sicherheit ein Austreten des abzudichtenden Arbeitsmittels verhindert werden muß, die aus einem axial auf einem zylindrischen Ansatz eines Gehäuses durch ein Sperrmedium gegen einen Läuferteil verschiebbaren, ringkolbenartigen, bei Fortfall des Sperrmediumdruckes durch Federkraft von der Gegendichtfläche abgehobenen Dichtungsring besteht, wobei ein ringförmiger Sperrmediumsraum vorgesehen ist, der mit der vom Sperrmedium gefüllten, auf der Rückseite des Ringes angeordneten Preßkammer durch eine Bohrung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem als erste Stillstandsdichtung wirkenden Dichtungsring (1) zur Bildung einer zweiten Stillstandsdichtung die Welle (6) in an sich bekannter Weise axial verschiebbar und mit einem gegen eine Gehäusefläche (13) andrückbaren Bund (12) ausgebildet und die Stillstandsdichtungen derart zueinander angeordnet sind, daß die Verschiebung der Welle (6) in Dichtstellung durch den Druck des axial verschiebbaren Dichtungsringes (1) gegen den Rotor (11) erfolgt, wobei der Raum zwischen den beiden Stillstandsdichtungen, der Welle (6) und dem Maschinengehäuse (3) in an sich bei Gleitringdichtungen bekannter Weise als Sperrmediumsraum (7) dient und die Einlaßöffnung der Verbindungsbohrung (10) derart im Außenumfang des zylindrischen Gehäuseansatzes (5) angebracht ist, daß sie vom Dichtungsring (1) bei Abwesenheit des Sperrmediumdruckes überdeckt und bei dessen Anwesenheit freigegeben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Preßkammer (8) durch einen zwischen dem Dichtungsring (1) und dem Maschinengehäuse (3) angeordneten, als Rückholhelfer wirkenden Faltenbalg (2) abgeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 098 771,
209, 1 065 236,1 035 992.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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