DE1426864A1 - Dichtungsanordnung fuer Waermekraftmaschinen - Google Patents

Description

• Dichtungsanordnung für Wärmekraftmaschinen

  Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung für mit

  hohen Temperaturen und Drücken betriebene Kraftmaschinen, bei der

  an dem feststehenden Maschinenteil und an dem Läufer axial nebenein-

  ander eine Anzahl von Dichtungskörpern mit mehreren, etwa in Radial-

  ebenen angeordneten konzentrischen Dichtunsk<Lmmen fUr verviel-

  fachte ilrr.lenkung der axiel-radial verlaufenden Strömung vorhanden

  sind und die Naben der Dichtungskörper r:;j t ;)'chrumpfsitz auf einem

  zwischen ihnen und der Welle bef@::t,jz;t;en DichtungstrNger befestigt

  r

  -ind.

  Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei derartigen An-

  ordnungen mit auf der Welle oder einem besonderen Dichtungsträger

  aufgeschrutnpftan Dichtungskörpern sich daraus im Betriebe Schwie-

  ri gkeit;en ergeben können, daß ,einerseits infolge dar Fliehkräfte

  und ErwM,rmung der Schrumpfsitz der Dichtungskörpernaben beeinträchtigt

  und unter Umstanden äufgehoben werden kann, wenn sieh der eine.kleine-

  r3 Umfangsgeschwindigkeit aufweisende Träger, beispielsweise die Welle

  oder ein zwischen Walle und den Naben der Dichtungskörper eingeschal-

  Meter Trägerring, vreniger ausdehnt als die.Nabenringe der Dichtungs-

  körper. Andererseits kann sich bei einer derartigen Anordnung beim

  Aufschrumpfen der Dichtungsträgerringe auf der Welle oder einem

  besonderen Dichtungsträger ergeben, da ß sich die Nabenringe der

  Dichtungskörper wesentlich schneller abkühlen als Welle bzw. Dich-

  tungstr@iger. In diesem Falle ergibt sich, daß die Durchmesserver-

  ringerung der Dichtungskörpernaben beträchtlich größer sein kann,

  als die Durchmesserverringerung des .innerhalb der-tfabenringe lie-

  genden Teiles. Es treten dann bleibende Formänderungen ein, die un-

  ter bestimmten Bedingungen einen losen Sitz des Nabenringes und

  eine ;)törtzng des Laufs zur Folge haben.

  Die Erfindung behandelt die Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden

  und besteht darin, den Querschnitt des Dichtdngsträgers so zu be-

  nassen und/oder zu gestalten, daß.bei eintretenden radialen wwrme-

  lchnurgsänderungen der N4ben dar Dichtungskörper der Durchmesser

  ier Sitzf läehon das D:i chtunCstr#,er:; den wirmebedingten Forniä.n-

  ierungen der Naben der Dichtungskörper nach außen und innen folgen

  tann und infol.gcdosst-3n der Schrumpf der D)_chtungskörpernahen nicht

  :ufgehoben bzw. bI_,#ib,:nde Por"tz%rtderungen ausgeschlossen werden.

  Der Erfindungsgedanke kann in der Weise verwirklicht werden, daß ein gegenüber der Welle zentriert und mit Spiel angeordneter Dich-* tungssträger gegenüber den Naben der Dichtungsringe mit großer ' Elastizität verhältnismäßig dünnwandig ausgeführt ist. Auf diesem Wege wird es ermöglicht, den Dichtungsträger beim Aufschrumpfen der Diohtungskörper bzw. von deren Naben elastisch zu verformen. Tritt im Betriebe ein Aufweiten der Nabenring? d^r Dichtungskörper infolge Erwärmung sowie unter dem Einfloß der Fliehkräfte ein, so ermöglicht .es die vorgesehene Anordnung, daß der Jehrumpfsit- gegenüber dem Diehtungaträgerring erhalten bleibt, weil b-oi genügend dünnwandiger' Ausbildung des Dichtungsträgers dieser in seiner Temperatur nur wenig von der der ilabenringe unt:rschieden ist und sich annähernd ,in gleicher Weise dehnt wie die Nabenringe. .
• Bei einer schnellen Abkühlung der Dichtungskörpernabenringe ist dagegen unter Berücksichtigung der verh,!ltnisni,.irig schnellen Temperaturangleichung des Dichtungsträger sowie der dünnwandigen elastischen Ausbildung der letzteren sichergestellt, d.aß übermäßige Beanspruchungen in den Nabenringen, welche dauernde Formänderungen zur Folge haben können, nicht eintreten können. Erfindungsgemäß kann c-reiter die Anordnung derart getroffen werden, daß der Dichtungsträger durch Einurb-iten von @li.#ngsnuten in seinem Querschnitt an über den Umfang verteilten Stellen etwas geschwächt wird. Diese Marnahrne b.iet-:t die: Ti@gliehkeit, in jedem Falle sicherzustollen, daß der Dichtrungsträgt:z- unter dern Einfloß von - Fliehkräften sich mit einer gewissen Spannung an die Dichtungskörpernabenringe anlegt. Dies gilt auch bei Ausführung des Dichtungs= trägers mit etwas größerer Wandstärke. Kann einerseits auf dem angegebenen Wege die Aufhebung der Schrumpfspannung verhindert werden,: so gewährleistet andererseits die Querschnittsschwächung des Ringes bei schneller Abkühlung des Dichtungskörpers, daß die in den ijaben möglicherweise noch bei der Kontraktion hervorgerufenen, Kräfte wegen der elastischen Verformungsmöglichkeit der Dichtungsträger im Bereiche der verringerten Querschnitte begrenzt werden können.
• Weist der Dichtungsträger durch Bemessung oder Gestaltung eine größere elastische Verformbarkeit auf, so kann gemäß "der weiteren ,Ausgestaltung der Erfindung diese Tatsache ausgenutzt werden, unter Berücksichtigung des sich innerhalb der Dichtung ergeben4en großen Temperaturgefälles die Ausführüng.der Zentrierung des Dichtungsträgers bezüglich -Konstruktion und Fertigung dadurch zu vereinfachen, daß der Dichtungsträger auf der Außenseite der Dichtung an dem kalten Wellenende mit dem Kragen eines radial nach.innen gezogenen Ringteiles in einer Ringnut der- Welle zentriert gehalten ist, währehd . das andere Ende des mit Spiel die Welle umgebenden. Diehtusträgers in Bereich des wärmeren Wellenteiles unter Anwendung bekonnter Zentriermittel (Bolzen, Keile oder dgl_,) in Axislnuten der welle. ,zentriert ist. ,. Im folgenden soll die Erfindung näher anhand der Zeichnung erläutert werden.
• .Figur 1 der Zeichnung gibt einen Ausschnitt durch eine Hochdrucütur-

  .bine mit einer erfindungsgemäß vorgesehen= Dichtungsanordnung wieder.

  Figur 1 a gibt -ien DUh tsngsträger 0 im : ergrößerten Maßstab

  wieitr.

  Figur 2 gibt einen Querschnitt durch pinen Dichtungsträger gemäß der Erfindung wieder, bei dem durch Ungssehlitze der Querschnitt in am.Umfang versetzten Bereichen verringert ist.
• In Figur 1 der Zeichnung bedeutet 1 d1 e Welle einer Hoehdruckhoehtemperaturturbine. Zur Abdichtung an dcm hochdruckseitigen Maschinenende ist einerseits auf der Wellc eine Anzahl von Dichtungskörpern 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23 vorhanden, die mit den feststehend angeordneten Dichtungskörpern A, 16, 18, 20, 22, 24, 26 ineinander geschachtelt sind. Die feststehenden und die umlaufenden Dichtungskörper weisen je in konzentrischer Anordnung eine Anzahl von Dichtungskränzen auf, die abwechselnd ineinander geschachtelt sind. Wie ohne weiteres ersichtlich, ergibt sich bei dieser Anordnung, daß der axialen Strömung des Lackdampfes eine ßadialsträmung überlagert ist, wobei das strömende infolge der getroffenen Anordnung der Dichtungskränze Im .Bereich jedes Dichtungskörpers vielfach umgelenkt wird. Dia Naben der umlaufenden Dichtungskörper 1.1 - 21 sitzen auf einem besonderen Dichtungsträger 3, der gegenüber der Wolle Spiel aufweist und im Verhältnis zu den rieben der Dichtungsringe dünnwandig und mi.t größerer Elastizität ausgebildet ist. Die Dichtungskörpernabenringe sind auf dem Dichtungsträger mit Schrumpfsitz aufgezogen. An ihrem, an der Innenseite der Dichtung gelegenen Ende ist der die Welle mit geringem Spiel umgebende Dichtungsträger 3 mittels am Umfang verteilt angeordneter Radialbolzen 4 mit Gleitsteinen 5 in Nuten 6 der Welle zentriert. An der

  Außenseite der Dichtung, innerhalb deren die Temperaturen von innen

  (Figur 1 a)

  nach außen stark abnehmen, weist der Dichtungsträger 3 /eitlen radial

  nach innen gezogenen Ringteil 3a auf, der mit einem Kragen 3b in eine entsprechend ausgearbeitete Nut der Wellenschulter la eingreift. Zur Abdichtung an der Wellenschulter ist eine Ringdichtung 7 vorgesehen, die in Nuten der Welle bzw, des Dichtungsträgers eingelassen ist. Der Dichtungsträger wird mit seinem Ringteil 3a durch die Wellenmutter 9 angespannt. Letztere greift an einer Kegelfäehe an dem iiberkragenden Teil lla des Dichtungskörpers 11 an, der sieh mit einer Schulter an den Dichtungsträger anlegt und letzteren verspannt. Zwischen dem überkragenden Teil. lla des Dichtungsringes 11 und dem Dichtungsträger (Teil 3a) ist noch eine weitere Ring-, dichtung 10 eingeschaltet. 12 und 25 sind Halteteile für die fest- , stehend angeordneten Dichtungskörper. , . Die dUnni-jandige, im Verhältnis zu den Naben der Dichtungsringe elastische Ausführung des Dichtungsträgers gewährleistet einerseits, daß bei Ausdehnung der aufgeschrumpften Diohtungskörpernaben der infolge seiner geringen blasse nur geringe Temperaturunterschiede aufweisende Dichtungsträger sich entsprechend der Aufweitung der :-Dichtungskörpernabenringe aufweiten kann, wodurch eine wesentliche' Beeinträchtigung das Schrumpfsitzes und ein Lockern der Nebenringe ausgeschlossen ist. Ebenso ermöglicht die vorgesehene Ausbildung des Dichtungsträgers, daß bei schnellen Temperaturverringerungen der Nebenringe in I.etLteren wegen der Nachgiebigkeit des Dichtungsträgers keine bleibenden FUrmanderungen hervorgerufen werden können. Die beschriebene Dichtungsanordnung hat infolgedessen zur Folge, daß ein Lockern der Dichtungsringe sowie eine Störung des zentrischen Laufs derselben ausgeschlossen sind.
• Figur 2 der Zeichnung veranschaulicht im Querschnitt eine-geänderte Ausführung des DichtungstM.gers. Der Dich tungstr.,iger 3 ist hierbei an versetzten Stellen seines Umfanges mit Längsnuten 30 versehen, die eine Querschnittsschwächung des Dichtungsträgerringes bewirken, Diese Anordnung ermöglicht einerseits bei ggf. etwas verstärkter Ausführung des Dichtungsträgerringes eine geringe Fliehkraftvorspannung zwischen Dichtungsträgerring und Dichtungskörpernaben@ zu erzielen, andererseits wird durch die Querschnittsverringerung die elastische Verfor#rnungsfähigkeit des TrKgerringes so wesentlich erhöht, daß auch bei einer starken Verringerung des Innendurchmessers der Dichtungskörpernabenringe infolge der elastischen Verformbarkeit des Dichtungstr*"#@gers das Auftreten größerer bleibende Formänderungen verursachender Beanspruchungen in den Nebenringen vermieden wird. wie im unteren Teil der Figur angedeutet ist, kann die Querschnittsuerringerung auch durch Nuten auf der Innen- und Außenseite des. Dichtungsträgerringes herbeigeftihrt werden. Die Nuten können auch, schwach geneigt,, d.h w ala_ Schratzbengr@nge ausgeführt sein. In Einzelheiten kann die beschriebene Anordnung abgeändert werden. Selbstverständlich ist es auch ohne weiteres möglieh,`die Dichtungsträger auf ihren beiden Seiten durch keilförmige oder bolzenförmige Zentrierelemente gegenüber der Welle zu zentrieren.

Claims (1)

1. P a t e n t s n s p r (3 c h e 1Dichtungsanordnung -für mit hohen Tariperatux,en und. Drucken betrie- bene Kraftmaschinen, bei der an c9.Jm foststehenäen und an den L@.'.i.ifer axial nel::_ine:irisii:l,-,x- ::lne Anzahl von Dichtungskör- pern mit mehreren, atc@Te irr ilad; aleäen;:n angeordnoten konzentrischen Dichtun@skiimmen f'lr @jer-iinlfachtc? I1nl:--nkurir; ier axial-radial verlau- fondan Strömung; vorhanden sind und d-Cio ITäbt:.i d@@r mit Schrumpfsitz auf einem zwischen ihnen und d^r Welle llafestl?;tferi Dich- tungstrl'ger befestigt sind, dadurch;eli:@nn@e:i nhnet, da.3 der <J_iorsehnitt des Dichtungsträgers so bemess-#ii !@n;i,@o3@:x° gestaltet ist, da 'j boi eintretenden radialen Wiirmederiiii.irigs'ind.:r°:iiig=;r; ci@3x@ Haben der DU:!h- tungskörper der Diirchriess,2r der ii_tz fliicti,-n d. 3z" @ichti@ng,@tr@g;c@rs den w!irnebedingten Formiinderun gen cler- NaLen der Dichtungskörpur in beider. Richtungcri folgen kann und infolgedessen der Schrumpfsitz der Djchtungskörpornaben nicht aufgehoben bzw. bleibende Formänderungen ausgeschlossen werden. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzelehnet, daß der gegenüber der Welle zentriert und mit Spiel angeordnete Dichtungsträger gegen- über den Naberi der Dichtungsringe vi:?rh;..I.°4;nisrni!l3ig dunnwandig und mit größerer Elastizität ausgeführt ist, Anordnung nach Anspruch 1 oder ?, dadurch gekennzeichnet, dat3 der Diahtungaträger in an seinem Umfang vt@rsetzten Stellen in seinem Querschnitt, z.I3. durch Einarbeiten von L#3rigsnuten, so geschwächt ists daß einerseits unter derb I;Influß der Fllehkriifto die Aufrecht- , erhaltung einer Gaiirumpf:;hanriurig gßsichert 1t, andererseita eine' s olsstisohe Verformung bot guririgen I3adialkrcifien möglich iat. . Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gi3ke:riri zeichnet, daß der Dieh- tungstrU.ger (3) auf der Außensei te der Dichtung an dem kalten WLllcnendo mit dem Kragen (3b) eines radial nach innen gezogenen Ringteilzs (3a) in cincr 1:f ngnut der. Wello (1) @ :"entri ert gehalten' ist, vaahrf@nd das and-cre ir@nde des mit 'Spiel clie Welle umgebenden Dichtunl;strägei°ä 3.n 13er--#Ich <ies ;r@r:aer@ri WellDriteiles unter w An- wendeng bekannter Zentr iermitt.el (Bolzen, Kelle, oder dgl_. 1i, in ATaalnuten (6) der telclle :=r=_ntriert ist. 5, Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß z,vischen dem radial nach innen gezogenen Ringtc3ll: (3a) des Dichtungsträgers (3) und der Welle (1) eine Ringdichtung (7) angeordnet ist, die in Nuten des Wellenkörpers (1) bzw. radialen Ringteiles (3a) des Dichtungsträgers (3) angeordnet ist. G. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dich- tungsträger (3) durch eine Wellenmutter.(9) an der Welle (1) ge- halten ist, wobei zwischen einer keilförmigen Spannfläche und dem Ringkragen (Ja) das DichttingstrKgers (3) ein nach innen ge- zogener Kragen (11a) der Uabe (11)* Airies Dichtungskörpers (2_) einer zus=itülichen HingdIchtung (10) eingeschaltet sein kann. 7. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dat3 die Nuten .In dem Dichtungsträger mit schwacher Neigung, d,h, als Ochraubengängb ausgebildet sind. .