DE1750937A1 - Labyrinth seal on a hydraulic centrifugal machine, the runner of which revolves at times in water and at times in air - Google Patents

Labyrinth seal on a hydraulic centrifugal machine, the runner of which revolves at times in water and at times in air

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DE1750937A1 DE19681750937 DE1750937A DE1750937A1 DE 1750937 A1 DE1750937 A1 DE 1750937A1 DE 19681750937 DE19681750937 DE 19681750937 DE 1750937 A DE1750937 A DE 1750937A DE 1750937 A1 DE1750937 A1 DE 1750937A1
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Description

Bscher Wyee G.m.b.H., Raveneburg (Württemberg)Bscher Wyee G.m.b.H., Raveneburg (Württemberg)

Labyrinthdichtung an einer hydraulischen Kreiselmaschine, deren Läufer zeitweise in Wasser und zeitweise in Luft umläuft.Labyrinth seal on a hydraulic centrifugal machine whose rotor is sometimes in water and sometimes in air running around.

Bei hydraulischen Kreiselmaschinen, deren Läufer zeitweise in Wasser und zeitweise in Luft umlaufen« beispielsweise bei Francisturbinen, Speicherpumpen oder Pumpenturbinen, war es bisher erforderlich, die vorhandenen Labyrinthdichtungen, die meistens sehr enge Spalte aufweisen, während des Betriebes in Luft zu kühlen» um so eine übermässige Erwärmung der ineinandergreifenden Teile zu vermeiden. Beim Betrieb in Wasser tritt diese Kühlung durch da3 Betriebswasser, welches die Spalte durchströmt, ohne weiteres ein, so das3 zusätzliche Maasnahmen nicht erforderlich sind.In hydraulic centrifugal machines, the rotors of which revolve temporarily in water and temporarily in air, for example in Francis turbines, storage pumps or pump turbines, it was previously necessary to use the existing labyrinth seals, which usually have very narrow gaps to cool the operation in air »in order to avoid excessive heating of the interlocking parts. At the Operation in water, this cooling occurs easily through the process water which flows through the gaps, so that3 additional measures are not required.

Daβ einfachste und nächstliegende Verfahren zur Kühlung der Labyrinthdichtungen während des Betriebes in Luft, nämlich Wasser in die Labyrinthspalte einzuleiten, hat den Nachteil, dass hierbei erhebliche Energieverluste eintreten, die je nach der Spaltwedte und der eingeführten Waasermenge zwischen 1 und 2% der Nennleistung der hydraulischen Maschin«The simplest and most obvious method for cooling the labyrinth seals during operation in air, namely introducing water into the labyrinth gap, has the disadvantage that considerable energy losses occur, which, depending on the gap wedge and the amount of water introduced, between 1 and 2% of the nominal output of the hydraulic Machine

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betragen können. Trotz dieser hohen Verluste war das Einleiten von Wasser bei den bisher.bekannten Ausführungaformen der Labyrinthdichtungen'jedoch unbedingt erforderlich, zumal befürchtet werden musste, dass der stehende und der rotierende Teil der Labyrinthe infolge praktisch nicht zu vermeidender Ausrichtungsfehler, ferner wegen des erforderlichen Lagerspielea, der möglichen Deformationen und Verlagerungen des Gehäuses usw. aneinander streifen und hierbei festfressen könnten.can be. Despite these high losses, the introduction of water was absolutely necessary with the previously known designs of the labyrinth seals. especially since it had to be feared that the stationary and rotating parts of the labyrinths would practically not be closed as a result avoidance of misalignment, also because of the required bearing clearance, the possible deformations and Displacements of the housing etc. could rub against each other and seize in the process.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einer Labyrinthdichtung an einer hydraulischen Kreiselmaschine, deren Laufrad zeitweise in Wasser und zeitweise in Luft umläuft, Massnahmen zu treffen, die es ermöglichen, unter Verzicht auf zusätzliche Kühlung während des Umlaufens in Luft metallische Berührung zwischen den den Dichtungsspalt begrenzenden Teilen und übermässiges Erwärmen zu vermeiden.The invention is now based on the object, in a labyrinth seal on a hydraulic centrifugal machine, whose impeller revolves at times in water and at times in air, to take measures that make it possible under There is no need for additional cooling while circulating in air. Metallic contact between the sealing gap limiting parts and excessive heating.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die relative Lage der den Dichtungaspalt beidseitig begrenzenden Teile von einer für das Umlaufen des Läufers in Wasser bestimmten Lage, in der die Weite des Dichtüngsspaltea verhältnismäesig klein ist, bis zu einer für das Umlaufen des Läufers in Luft bestimmten Lage mit vergrösserteni Spalt veränderbar ist. Dies kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass das nicht umlaufende, den DichtungsspaltAccording to the invention, this object is achieved in that the relative position of the parts delimiting the sealing gap on both sides of one for the rotation of the rotor in Water-specific position, in which the width of the sealing gap is relatively small, up to a position with enlargedi intended for the runner to circulate in the air Gap is changeable. This can be brought about, for example, by the fact that the sealing gap that does not run around

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begrenzende Teil im ütaschinengehäuse verschiebbar geführt und über Zwischenglieder, beispielsweise Verstellstangen oder dergl. mit einem oder mehreren Stellmotoren verbunden ist. Auf diese Weise ist es möglich, dieses Teil beim Umlaufen des Läufers in Wasser in Arbeitsstellung zu rücken und so den erforderlichen engen Dichtungsspalt zu bilden. Soll die Maschine in Luft betrieben werden, so wird das verstellbare Teil mit Hilfe der Stellmotoren soweit verschoben, bis eine hinreichende Erweiterung des Dichtungsspaltes eintritt. Zusätzlich kann durch geeignete Ausgestaltung des betreffenden Teiles, beispielsweise durch Anbringen von Anschlägen oder dergl. dafür gesorgt werden, dass die Teile nur soweit zusammenrücken können, dass die vorgesehene Arbeitsstellung eingehalten wird. Dabei ist es wegen des geringen Spaltspieles vorteilhaft, wenn das verschiebbare Teil in Arbeitsstellung stets die gleiche Lage einnimmt und im Maschinengehäuse bewegungslos festgehalten wird. Dies kann beispielsweise durch einen kegeligen Anschlag bewirkt werden, der den Verstellweg in Richtung Spalt-begrenzt. Die zur Betätigung de3 verschiebbaren Teiles der Labyrinthdichtung erforderlichen Stellmotore können in beliebiger und bekannter Weise ausgestaltet sein. So ist ej beispielsweise möglich, hydraulisch oder pneumatisch betätigte Stellmotore zu verwenden oder &uch einfache Hebelwerke oderlimiting part slidably guided in the machine housing and connected to one or more servomotors via intermediate links, for example adjusting rods or the like is. In this way it is possible to move this part into the working position when the runner rotates in water and so to form the required narrow sealing gap. If the machine is to be operated in air, this will be adjustable part with the help of the servomotors so far moved until a sufficient expansion of the sealing gap entry. In addition, by suitably designing the relevant part, for example by attaching Attacks or the like. Ensure that the parts can only move together so far that the intended working position is adhered to. Because of the small clearance it is advantageous if the movable part always occupies the same position in the working position and is held motionless in the machine housing. This can can be brought about, for example, by a conical stop which limits the adjustment path in the direction of the gap. The part of the labyrinth seal that can be moved to operate de3 required servomotors can be designed in any known manner. For example, ej is possible to use hydraulically or pneumatically operated servomotors or & uch simple lever mechanisms or

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elektromotorisch angetriebene Spindeln.Electrically driven spindles.

Beim Betrieb einer hydraulischen Kreieelmaschine mit der erfindungsgemässen Labyrinthdichtung kommt es wesentlich darauf an, dass der Dichtungsspalt während des Veränderns der relativen Lage der den Dichtungespalt beidseitig begrenzenden Teile bewässert wird. Die Wasserdurchflutung des Dichtungaspaltes und damit die eventuell notwendige Kühlung soll nur dann unterbrochen sein, wenn die den Dichtungaspalt beidseitig begrenzenden Teile relativ zueinander in einer Lage sind, bei welcher die Weite des Dichtungsspaltes gross genug ist, um ein Streifen dieser Teile aneinander mit Sicherheit zu vermeiden.When operating a hydraulic rotary machine with the According to the invention labyrinth seal, it is essential that the seal gap during the change the relative position of the parts delimiting the sealing gap on both sides is watered. The water flow of the The sealing gap and thus the cooling that may be necessary should only be interrupted when the parts delimiting the sealing gap on both sides are in relation to one another are in a position in which the width of the sealing gap is large enough to allow these parts to strip against one another to be avoided with certainty.

Mit der erfindungsgemässen Ausbildung der Labyrinthdichtung ist es möglich, die Leistungeverluate der hydraulischen Maschine während des Betriebes im entleerten Zustand, d.h. also beim Umlaufen des Läufers in Luft, wesentlich abzusenken. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die erwähnten Leistungeverluate hauptsächlich infolge der bisher erforderlichen Bewässerung der Spalte und der Laufradscheibenreibung eintritt. Bei Anwendung der erfindungsgemäaaen Konzeption verbleibt als Leistungsverluat - abgesehen von den Reibungsverlusten in den Lagern - lediglich die für die Ventilation der Luft benötigte Antriebsleistung.With the inventive design of the labyrinth seal it is possible to reduce the performance loss of the hydraulic machine during operation in the emptied state, i.e. So when the runner goes around in the air, it has to be lowered significantly. This is due to the fact that the mentioned Loss of performance occurs mainly as a result of the previously required irrigation of the gap and the impeller disc friction. When using the concept according to the invention, there remains a loss of performance - apart from the Frictional losses in the bearings - only the drive power required to ventilate the air.

Ausaer der Verminderung der Leistungsverluste bringt derApart from reducing the power loss, the

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erfindung3geiaä3se Aufbau der Labyrinthdichtung aber auch noch andere Vorteile mit eich. Pumpspeieheraätze üblicher Bauweise bestehen bekanntlich in der Hegel aus einer elektrischen Maschine, die als Generator und ala Motor betrieben werden kann, sowie aua einer Turbine und einer Speicherpumpe. Wärend dea Turbinenbetriebes, also während der Spitzenetroiaerzeugung, wird die Speicherpumpe in der Hegel abgekuppelt, weil die Leistungsverluste der in Luft mit bewässerten Labyrinthdichtungen mitlaufender. Speicherpumpe so hoch sind, dass die Wirtschaftlichkeit häufig in Frage gestellt ist. Ausserdeni sind Fälle bekannt, bei denen sinngemäß a aus dem gleichen Grunde während des Pumpbetriebes die Turbine abgekuppelt wird. Im Falle dea Blindleietungebetriebes (Phasenechieberbetrieb) wird ebenfalle zur Verminderung der Verluste die Speicherpumpe häufig abgekuppelt, wobei daa Laufrad der Turbine in Luft umläuft oder je nach Bauweise ebenfalls abgekuppelt wird. Der maschinelle und bauliche Aufwand aowie auch der Aufwand der für die Steuerung der Kupplungen erforderlich iat, ist erheblich. Abgejehea hiervon besteht aber auch noch die Notwendigkeit, jede der drei Maschinen des Fumpapeichereatzee mit zwei Lagern auszurüsten. Weiterhin ist es erforderlich, wenn sehr kurze Umatellzeiten zwischen den einzelnen Betriebsarten gewünscht werden, zwischen der elektrischen Masohine undBut also the construction of the labyrinth seal according to the invention still other advantages with eich. Pump storage batteries more common As is well known, the Hegel construction consists of an electrical machine that operates as a generator and ala motor can be, as well as a turbine and a storage pump. During the turbine operation, i.e. during of peak metropolitan production, becomes the storage pump in the Hegel disconnected because of the loss of power in air with irrigated labyrinth seals moving along. Storage pumps are so high that economic viability is often questionable is posed. Cases are also known in which analogously a for the same reason during the pumping operation Turbine is disconnected. In the case of blind rental business (Phase shift operation) is also used to reduce The storage pump is often disconnected due to the losses, whereby the impeller of the turbine rotates in air or depending on the Construction is also uncoupled. The mechanical and structural effort as well as the effort for the control of the clutches required is considerable. Abgejehea From this, however, there is also the need to equip each of the three machines of the Fumpapeichereatzee with two bearings equip. Furthermore, it is required if very short switching times between the individual operating modes desired between the electric masohine and

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der Speicherpumpe eine Anwurfturbine oder eine hydraulische Kupplung zum schnellen Hochfahren der Speicherpumpe einzubauen. Diese Einrichtungen, die Kupplungen, Anwurfturbinen, hydraulische Kupplungen und eine gewisse Anzahl von Lagern können entfallen, wenn die erfindungagemäase Konzeption angewandt wird. Damit kann ein Pumpspeichereatz auf drei Hauptmaschinen, nämlich die elektriache Maschine, die Turbine und die Speicherpumpe beschränkt werden, wobei unter Berücksichtigung rationellster Anordnung eine gemeinsame Welle und zwei Lager für drei Maschineneinheiten genügen. Als weitere Folge der Vereinfachung gegenüber der herkömmlichen Bauweise musa der wesentlich geringere Platzbedarf erwähnt werden, der entsprechend niedrigere Baukosten mit sich bringt.to install a start-up turbine or a hydraulic coupling for the storage pump to start up the storage pump quickly. These devices, the clutches, launch turbines, hydraulic clutches and a certain number of bearings can be omitted if the erfindungagemäase Conception is applied. This means that a pumped storage unit can be used on three main machines, namely the electric machine, the turbine and the storage pump are limited, taking into account the most efficient arrangement, a common shaft and two bearings for three machine units suffice. As a further consequence of the simplification compared to the conventional construction method, the significantly lower space requirement and the correspondingly lower construction costs must be mentioned brings with it.

Ein mit der erfindungsgemäss aufgebauten Labyrinthdichtung versehener Pumpspeichersatz gestattet weiterhin kürzere Umstellzeiten zwischen den einzelnen Betriebsarten, als die bei herkömmlicher Bauweise zu realisieren war. Dies ergibt sich aus folgendem:One with the labyrinth seal constructed according to the invention The pump storage set provided allows shorter changeover times between the individual operating modes than the was to be realized with conventional construction. This results from the following:

Während des Turbinenbetriebea läuft die Speicherpumpe in Luft; während des Pumpbetriebes läuft die Turbine in Luft; die Betriebsuuetellung· vom Turbinenbetrieb zum Pumpbetrieb und umgekehrt kann lediglich durch das wechselseitige Füllen und Entleeren der betreffenden hydraulischen MaschineDuring turbine operation a the storage pump runs in Air; During the pumping operation the turbine runs in air; the operational setting · from turbine operation to pumping operation and vice versa can only be achieved by the mutual filling and emptying of the hydraulic machine in question

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erfolgen.take place.

Bei Phaaenachieberbetrieb werden beide hydraulischen Maachinen entleert. Die Speicherpumpe kann aus dem Stillstand in wassergefülltem Zustand oder in entleertem Zustand direkt durch Inbetriebsetzen der Turbine hochgefahren werden.In phase follow-up operation, both are hydraulic Maachines emptied. The storage pump can go from a standstill in a water-filled state or in an emptied state can be started up directly by starting up the turbine.

Im Falle der Pumpenturbine kann der Erfindungsgegenstand ebenfalls vorteilhaft angewandt werden. Da3 Hochfahren zum Pumpbetrieb wird in der Regel in bekannter Weise unter Zuhilfenahme eines getrennten starr gekuppelten Elektromotors bei entleerter Pumpenturbine vorgenommen, wobei das Laufrad in Luft rotiert. Die Grosse bzw. die Auslegung dea Hochfahrmotors hängt u.a. auch von dem Leistung3verlust dea in Luft rotierenden Laufradee ab. Mit der erfindungsgemässen Konzeption der Labyrinthdichtung lassen sich dieee Verluste wesentlicn reduzieren, aodasa der Hochfahrmotor für eine geringere Leistung ausgelegt werden kann. Dies ist speziell dann von Interesse, wenn für das Hochfahren in den Pumpbetrieb genügend Zeit zur Verfügung steht, wobei da3 aufzubringende Beschleunigungsmoment dea Motors verhältniamässig gering sein kann. Ausserdem können auch die Verluste während des Phasenschieberbetriebes, der bekannterweise bei entleerter Pumpenturbine stattfindet, stark vermindert werden.In the case of the pump turbine, the subject matter of the invention can also be used advantageously. Da3 start-up for pumping operation is usually carried out in a known manner with the aid of a separate, rigidly coupled electric motor with the pump turbine empty, with the impeller rotates in air. The size or the design of the start-up motor also depends, among other things, on the power loss in air rotating impellers. With the inventive concept the labyrinth seal, the losses can be substantial reduce, aodasa the high-lift motor can be designed for a lower output. This is specifically then of Interest if enough time is available to start up the pump operation, with the acceleration torque to be applied the motors can be relatively small. In addition, the losses during phase shifter operation, which is known when the pump turbine is empty takes place, can be greatly reduced.

In der Zeichnung sind Ausführungabeispiele der erfindungo-In the drawing are exemplary embodiments of the invention

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gelassen Labyrinthdichtung an einer hydraulischen Kreiselmaschine dargestellt. Es zeigenleft labyrinth seal shown on a hydraulic centrifugal machine. Show it

Fig. 1 einen se hektischen Längsschnitt durch die Kreiselmaschine im Bereiche der Labyrinthdichtungen, wobei sich die die Dichtungaspalte begrenzenden Teile in der für das Umlaufen des Läufers in Wasser bestimmten Lage befinden, undFig. 1 is a hectic longitudinal section through the centrifugal machine in the area of the labyrinth seals, wherein the parts delimiting the sealing gap are intended for the rotation of the rotor in water Location, and

Fig. 2 den gleichen Längeschnitt, wobei sich aber die die Dichtungespalte begrenzenden Teile in der für das Umlaufen des Läufers in Luft bestimmten Lage befinden.Fig. 2 shows the same longitudinal section, but with the parts delimiting the sealing gap in the for the Circulation of the rotor in the air are certain position.

Die in der Zeichnung nur teilweise dargestellte hydraulische Kreiselmaschine kann eine Francisturbine, eine Zentrifugalpumpe oder eine Pumpenturbine sein. Der Läufer 1 ist nabenseitig mit Hilfe einer kammartig ausgestalteten Labyrinthdichtung 2 und kranzseitig mit Hilfe einer treppenstufenartig ausgebildeten Labyrinthdichtung 3 gegen die feststehenden Teile 4, 5 bzw. 6, 7 des Gehäuses abgedichtet. Die kammartige Dichtung 2 weist nur auf der einen Seite der Kämme einen Dichtungaspalt 8 auf, während sich auf der anderen Seite ein grösaerer Spalt 8· befindet. Mit 9 ist der Dichtungsspalt der Labyrinthdichtung 3 bezeichnet.The hydraulic centrifugal machine shown only partially in the drawing can be a Francis turbine, a centrifugal pump or a pump turbine. Runner 1 is on the hub side with the help of a comb-like designed labyrinth seal 2 and on the rim side with the help of a stair-step-like labyrinth seal 3 against the stationary Parts 4, 5 and 6, 7 of the housing sealed. The comb-like seal 2 has only one side of the combs a sealing gap 8 while on the other Side a larger gap 8 · is located. The sealing gap of the labyrinth seal 3 is designated by 9.

Auf der Gehäuseseite sind die Dichtungsspalte 8 und 9 durch nicht umlaufende, axial verschiebbar in den Gehäuse-On the housing side, the sealing gaps 8 and 9 are axially displaceable in the housing through non-circumferential

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teilen 5 bzw. 7 geführte T^iIe 10 bzw. 11 begrenzt, die Über Zwischenglieder 12 je mit einem oder mehreren hydraulischen oder pneumatischen Stellmotoren 13 verbunden sind. mit 14 sind Dichtungen an den mit 16 bezeichneten Führungsflachen der Gehäuseteile 5 und 7 bezeichnet. Läuferseitig werden die Begrenzungen der Dichtungaspalte 8 und 9 unmittelbar durch entsprechende Teile 15 der Läufernabe bzw. des Läuferkranzes gebildet.share 5 or 7 guided T ^ iIe 10 or 11 limited, the Via intermediate members 12 each are connected to one or more hydraulic or pneumatic servomotors 13. 14 are seals on the guide surfaces designated 16 the housing parts 5 and 7 designated. Runner side the boundaries of the sealing gaps 8 and 9 are immediate by corresponding parts 15 of the rotor hub or the Runner wreath formed.

Jeder der Stellmotoren 13 besteht aus einem Gehäuse 17 und einem darin verschiebbaren« mit dem betreffenden Zwischenglied 12 fest verbundenen Kolben 18. Beiderseits des Kolbens 18 sind im Gehäuse 17 Räume 19 und 20 vorhanden, die durch Kanäle 21 bzw. 22 z.B. über nicht dargestellte Steuerventile mit einer Druckmittelquelle verbunden werden können. Die Teile 10 und 11 können mit Hilfe der Stelliuotoren 13 in axialer Richtung der Maschine zwischen zwei Endlagen verschoben werden, von denen die eine in Pig. 1 und die andere in Pig. 2 dargestellt ist.Each of the servomotors 13 consists of a housing 17 and a sliding element with the relevant intermediate member 12 firmly connected piston 18. On both sides of the piston 18, spaces 19 and 20 are present in the housing 17, which through channels 21 and 22, e.g. via control valves (not shown) can be connected to a pressure medium source. The parts 10 and 11 can with the help of the actuators 13 in axial direction of the machine between two end positions, one of which is in Pig. 1 and the other in Pig. 2 is shown.

Die Endlage gemäss Fig. 1 ist für den normalen Betrieb der Maschine bestimmt, bei welchem der Läufer 1 in Wasser umläuft. Die Weite der Dichtungsspalte 8 ind 9 ist dabei verhältnismässig klein. Um sicherzustellen, dass bei jeder der Dichtungen 2 und 3 die verschiebbaren Teile 10 bzw. 11 sowohl in axialer wie auch in radialer Richtung stets dieThe end position according to FIG. 1 is for normal operation the machine determines which runner 1 rotates in water. The width of the sealing gaps 8 and 9 is included relatively small. To make sure at everyone the seals 2 and 3, the displaceable parts 10 and 11, both in the axial and in the radial direction, always the

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gleiche Lage einnehmen, ist jedes dieser Teile mit einem zentrierenden Anschlag ausgerüstet., der mit einer Kegelfläche 24 versehen ist, die in der Lage nach Fig. 1 an einer entsprechenden Kegelfäche 23 des Gehäuseteils 4 bzw. 6 anliegt und so eine spielloae Verbindung mit dem Uaachinengehäuae sicherstellt.occupy the same position, each of these parts is with one centering stop equipped., which is provided with a conical surface 24, which is in the position of FIG a corresponding conical surface 23 of the housing part 4 or 6 and thus ensures a play-free connection with the Uaachinengehäuae.

Die Teile UO und 11 sind als Ringkolben ausgebildet und begrenzen in der Lage nach Fig. 1 mit dem Gehäuse 4, 5 bzw. 6, 7 je einen Ringraum 23t der über einen oder mehrere Kanäle 26 mit dem Druckwasserraum 27 der Maschine in Verbindung steht. Diese Massnahme bewirkt, dass die Teile 10 und 11 beim Betrieb mit Wasser in der Lage nach Fig. 1 selbsttätig .durch den Wasserdruck in den Ringräumen 25 an die Anschlagflachen 23 des Gehäuseβ angepresst werden. Die Stellmotoren müssen dann nur für die Erzeugung der Verschiebekräfte ausgelegt werden.The parts UO and 11 are designed as annular pistons and limit in the position according to FIG. 1 with the housing 4, 5 or 6, 7 each have an annular space 23t which is connected to the pressurized water space 27 of the machine via one or more channels 26 stands. This measure causes parts 10 and 11 when operating with water in the position according to FIG. 1, they are automatically pressed against the stop surfaces 23 of the housing by the water pressure in the annular spaces 25. The servomotors then only have to be designed for generating the displacement forces.

Für den Betrieb mit Umlaufen des Läufers 1 in Luft werden die Teile 10 und 11 mit Hilfe der Stellmotoren 13 in die in Fig. 2 gezeigte Lage gebracht. Wie ersichtlich, sind die Dichtungsspalte 8 und 9 durch stufenweise abgesetzte zylindrische Flächen begrenzt. In der Lage nach Fig. 2 sind die Teile 10 und 11 mit Bezug auf die Lage nach Fig. 1 um einen etwa der axialen I*änge einer Stufe entsprechenden Betrag in axialer Richtung vom Läufer 1 weg verschoben.For operation with the rotor 1 rotating in air, the parts 10 and 11 are brought into the position shown in FIG. 2 with the aid of the servomotors 13. As can be seen, the sealing gaps 8 and 9 are delimited by stepwise stepped cylindrical surfaces. In the position according to FIG. 2, the parts 10 and 11 are shifted away from the rotor 1 in the axial direction by an amount corresponding approximately to the axial length of a step with B e train.

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Damit hat sich die Spaltweite jeweils um den Betrag einer Stufenhöhe vergrössert. Die Gefahr eines Streifens der Dichtungsteile 15 des Läufers 1 an den nicht umlaufenden Dichtungsteilen 10 und 11 ist somit unter allen Umständen auegeschaltet, und es tritt auch ein wesentlich geringere Erwärmung der Luft in den Spalten auf als sie sich mit den engen Dichtungsspalten in der Lage nach Fig. 1 ergeben würde.The gap width has thus increased by the amount of a step height. The danger of a streak of Sealing parts 15 of the rotor 1 on the non-rotating sealing parts 10 and 11 is therefore under all circumstances switched off, and a much smaller one also occurs Heating of the air in the gaps than they arise with the narrow sealing gaps in the position according to FIG. 1 would.

Um während des Verschiebens der Teile 10, 11 eine Bewässerung der Dichtungsspalte 8 bzw. 9 zu ermöglichen, ist in den Teilen 10, 11 je ein zum Dichtungsspalt 8 bzw. 9 führender Kanal 28 vorgesehen, der mit einer durch das Zwischenglied 12 hindurchgehenden Längsbohrung in Verbindung steht. Die Längebohrung im Zwischenglied 12 steht ihrerseits mit einem im Stellmotorgehäuse 17 ausgesparten Raum 29 in Verbindung, der durch eine Oeffnung 30 von aussen mit Druckwasser beschickt werden kann.In order to irrigate while the parts 10, 11 are being moved To enable the sealing gap 8 and 9, respectively, one leading to the sealing gap 8 and 9 is in the parts 10, 11 Channel 28 is provided which is in communication with a longitudinal bore passing through the intermediate member 12. The longitudinal bore in the intermediate member 12 is in turn with it a space 29 recessed in the servomotor housing 17 in connection, which through an opening 30 from the outside with pressurized water can be charged.

Das zugeleitete Druckwasser gelangt durch die Bohrung im Zwischenglied 12 und den Kanal 28 als Kühlmittel zum Dichtungespalt 8 bzw. 9· Die Wasserzufuhr soll bei Entfernen der verschiebbaren Teile 10, 11 vom Läufer 1 solange andauern, bis die Lage geiaäss Pig. 2 erreicht ist, der Spalt alao vergrössert worden ist. Umgekehrt darf beim Rückführen der Teile 10, 11 in die Lage nach Fig. 1 die Druckwasserzufuhr erst unter-The supplied pressurized water passes through the bore in the intermediate member 12 and the channel 28 as a coolant to the sealing gap 8 or 9 · The water supply should be removed when the sliding Parts 10, 11 of bishop 1 continue until the situation is correct for Pig. 2 is reached, the gap is enlarged has been. Conversely, when the parts 10, 11 are returned to the position according to FIG. 1, the pressurized water supply may only be reduced.

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brochen werden, wenn die hydraulische Kreiselmaschine für den eigentlichen Betrieb mit Wasser gefüllt worden ist.will be broken when the hydraulic gyroscope for the actual operation has been filled with water.

Eine Veränderung der Weite des Dichtungsspaltes 8 bzw. bei Verschiebung der Teile 10 bzw. 11 würde auch dann erzielt, wenn der Dichtungsspalt 8 bzw. 9 statt, wie beschrieben, durch stufenweise abgesetzte zylindrische Fläohen, durch konische Flächen begrenzt wäre. Eine für den Betrieb des Läufers in Luft hinreichende Weite des Dichtungsspaltes würde dann eventuell schon bei geringerer Lageveränderung des verschiebbaren Teils erreicht als bei den stufenweise abgesetzten Begrenzungsflächen.A change in the width of the sealing gap 8 or when moving parts 10 or 11, this would also be achieved if the sealing gap 8 or 9 instead of, as described, would be limited by stepwise stepped cylindrical surfaces, by conical surfaces. One for the operation of the Runner in air sufficient width of the sealing gap would then possibly be achieved with a smaller change in position of the displaceable part than with the stepwise offset boundary surfaces.

Labyrinthdichtungen mit von Kegelflächen begrenzten Dichtungsepalt en haben eich aber in der Praxis, insbesondere bei grossen hydraulischen Maschinen, als unzweckmässig erwiesen, weil ihre Dichtwirkung sich schon bei geringer axialer Verschiebung des Läufers merklich ändert. Es kann eich im Betrieb eine laufende Veränderung der Weite des Dichtungaepaltes und damit auch des Wirkungsgrades der Maschine und des Axialschubes ergeben. Aus diesem Grunde sind bei einer Labyrinthdichtung gemäss der Erfindung stufenweise abgesetzte zylindrieche Begrenzungaflächen für den Dichtungs8palt konischen Begrenzungsflächen vorzuziehen.Labyrinth seals with sealing gaps delimited by conical surfaces have, however, especially in practice in large hydraulic machines, proved to be inexpedient because their sealing effect is already lower at low axial displacement of the rotor changes noticeably. There can be a constant change in the width of the in operation Dichtaepaltes and thus also the efficiency of the Machine and the axial thrust result. For this reason, in a labyrinth seal according to the invention, step-wise stepped cylindrical-like boundary surfaces are used for the Sealing gap is preferable to conical boundary surfaces.

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Claims (7)

- 13 Patentansprüche- 13 claims 1. Labyrinthdichtung an einer hydraulischen Kreiselmaschine, deren Läufer zeitweise in Wasser und zeitweise in Luft umläuft,1. Labyrinth seal on a hydraulic centrifugal machine, whose rotor is sometimes in water and sometimes in air circulates, dadurch gekennzeichnet,characterized, dass die relative Lage der den Dichtungsspalt (8 bzw. 9) beidseitig begrenzenden Teile (10, 15 bzw. 11, 15) von der für das Umlaufen des Läufers (l) in Wasser bestimmten Lage (Fig. 1), in der die Weite des Dichtungsspaltes (8 bzw. 9) verhältnismässig klein ist, bis zu einer für das Umlaufen des Läufers (l) in Luft bestimmten Lage mit vergrössertem Spalt (Fig. 2) veränderbar ist.that the relative position of the sealing gap (8 or 9) on both sides delimiting parts (10, 15 or 11, 15) of the for the rotation of the rotor (l) in the water (Fig. 1), in which the width of the sealing gap (8 or 9) is relatively small, up to a position intended for the rotor (1) to circulate in the air with an enlarged position Gap (Fig. 2) is changeable. 2. Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Kreiselmaschine mit einer Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsspalt (8 bzw. 9) während des Veränderns der relativen Lage der den Dichtungsspalt beidseitig begrenzenden Teile (10, 15 bzw. 11, 15) bewässert wird.2. A method for operating a hydraulic centrifugal machine with a labyrinth seal according to claim 1, characterized characterized in that the sealing gap (8 or 9) during the change in the relative position of the sealing gap both sides delimiting parts (10, 15 or 11, 15) is watered. 3. Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht umlaufende, den Dichtungßspalt (8 bzw. 9) begrenzende Teil (10 bzw. 11) im Maschinengehäuse (4, 5 bzw. 6, 7) verschiebbar geführt und über Zwischenglieder3. Labyrinth seal according to claim 1, characterized in that the non-circumferential, the sealing gap (8 or 9) delimiting part (10 or 11) in the machine housing (4, 5 or 6, 7) slidably guided and via intermediate links 209815/0338 , BAD ORIGINAL.209815/0338, BATH ORIGINAL. (12) mit einem oder mehreren Stellmotoren (13) verbunden ist.(12) connected to one or more servomotors (13) is. 4. Labyrinthdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsspalt (8 bzw. 9) durch stufenweise abgesetzte zylindrische Flächen begrenzt ist und das verschiebbare Teil (10 bzw. 11) der Dichtung um einen etwa der axialen Länge einer Stufe entsprechenden Betrag in axialer Richtung verschiebbar ist.4. Labyrinth seal according to claim 3, characterized in that the sealing gap (8 or 9) is stepped off cylindrical surfaces is limited and the displaceable part (10 or 11) of the seal by approximately the amount corresponding to the axial length of a step is displaceable in the axial direction. 5· Labyrinthdichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebbare Teil (10 bzw. 11) der Dichtung mit einem zentrierenden Anschlag (24) ausgerüstet ist, der bei kleiner Spaltweite eine spiellose Verbindung mit dem Maschinengehäuse (4,5 bzw. 6,7) sicherstellt.5 · Labyrinth seal according to claim 3 or 4, characterized in that that the movable part (10 or 11) of the seal is equipped with a centering stop (24) which ensures a backlash-free connection with the machine housing (4.5 or 6.7) with a small gap width. 6. Labyrinthdichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebbare Teil (10 bzw. 11) der Dichtung als Ringkolben ausgebildet ist und in der für das Umlaufen des Läufers (l) in Wasser bestimmten Lage mit dem Gehäuse (4, 5 bzw. 6, 7) einen mit einer Druckwasserquelle in Verbindung stehenden Ringraum (25) begrenzt.6. Labyrinth seal according to one of claims 3 to 5, characterized in that the displaceable part (10 or 11) the seal is designed as an annular piston and in the position intended for the rotor (l) to rotate in water the housing (4, 5 or 6, 7) delimits an annular space (25) connected to a pressurized water source. 7. Labyrinthdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (25) mit dem Druckwasserraum (27) der hydraulischen Maschine in Verbindung steht.7. labyrinth seal according to claim 6, characterized in that the annular space (25) with the pressurized water space (27) of the hydraulic machine is in communication. 209815/0338209815/0338 BAD ORIGINALBATH ORIGINAL LeerseiteBlank page
DE19681750937 1967-07-03 1968-06-20 Labyrinth seal on a hydraulic centrifugal machine, the runner of which revolves at times in water and at times in air Pending DE1750937A1 (en)

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