DE19502079A1 - Gleitringdichtung für Turbomaschinen, insbesondere Gasturbinentriebwerke - Google Patents

Gleitringdichtung für Turbomaschinen, insbesondere Gasturbinentriebwerke

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleitringdichtung für Turbo­ maschinen, insbesondere Gasturbinentriebwerke, zur Abdichtung von fluidisch unterschiedlich druckbeaufschlagten Räumen zwischen einem Maschinenstator und einer Maschinenwelle.
Insbesondere zur Abdichtung zwischen Wellen bei Turbomaschinen ist es aus der EP 0361 245 B1 bekannt, einen Dichtring über einen Verband vorgespannter Biegefedern an einem Gehäuse elastisch abzustützen und zu zentrieren. Für die Primärdichtung soll der in sich geschlossene Dichtring mit einem Radialspalt auf der Welle angeordnet sein; der der Radialspalt soll so bemessen sein, daß bei vorgegebener Druck­ differenz zwischen beiden gegeneinander abzudichtenden Räumen ein luftlagerartiger Tragspalt ausgebildet wird. Durch axiale, platten­ artig federnde Andrückung soll der Dichtring sekundär am Gehäuse und relativ gegenüber den beiden Druckräumen abgedichtet werden.
Im Hinblick auf die Beherrschung thermisch und mechanisch bedingter Dehnungen der Gleitpartner (Ring, Welle) im Betrieb erfordert der be­ kannte Fall einen vergleichsweise großen Radialspalt an der Pri­ märdichtung und damit eine verhältnismäßig ausgeprägten Dichtungs­ leckfluß. Ein verringerter Leckfluß wäre bei verringerter Radial­ spaltausbildung zwar denkbar; dabei wäre zumindest die Gefahr häufiger intensiver Kontaktierungen (Verschleiß), insbesondere aber einer Klem­ mung der Gleitpartner groß, wobei schon eine kurzzeitige Klemmung zu einer kompletten Unbrauchbarkeit der Dichteinrichtung führen könnte. Im Hinblick auf verlangte vergleichsweise große Wellendurchmesser (bis 60 mm und darüber) und damit verbundener Zunahme des gesamten umfängli­ chen Radialspaltvolumens wäre der bekannte Fall nur mit einem ausge­ prägten Leckfluß in die Wege zu leiten, wenn die Gefahr eines früh­ zeitigen Bauteilverschleißes oder einer Dichtungsklemmung und -zerstörung vermieden werden soll.
Auch stellt im bekannten Fall die plattenartig axial federnde Andrüc­ kung für die sekundäre Abdichtung einen erhöhten Bauaufwand mit me­ chanischer Störanfälligkeitsgefahr (Federermüdung, -brüche) dar.
Ferner wurde vorgeschlagen, anstelle des im bekannten Fall in sich geschlossenen Dichtringes einen über dem Umfang fortlaufend segmen­ tierten Dichtring vorzusehen; hinsichtlich einer relativ zueinander beweglichen Umfangsverbindung der Ringsegmente führt der vorgeschlage­ ne Fall zu einer vergleichsweise komplizierten Bauweise bei zugleich erhöhtem sekundären Abdichtaufwand. Für eine radial federnde Abstüt­ zung des Dicht- oder "Gleitringes" wird eine Vielzahl an Stützfedern, d. h., mindestens zwei pro Ringsegment, notwendig. Auch dürfte der vor­ geschlagene Fall nur unter Inanspruchnahme eines relativ großen ra­ dialen Einbauvolumens in die Wege geleitet werden können, das bei Tur­ botriebwerken aus gewichtlichen und konstruktiven Vorgaben oftmals nicht vorhanden ist.
Ferner treten bei Turbomaschinen, z. B. Gasturbinentriebwerken, aus Rotorunwuchten oder extremen Laständerungen resultierende Exzentrizitäten an der Maschinenwelle auf, die von Dichtungen der an­ gegeben Art vielfach nicht oder nur im Wege eines unvertretbar hohen konstruktiven Aufwands beherrscht werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleitringdichtung anzu­ geben, die bei vergleichsweise einfachem Aufbau ein geringes Einbau­ volumen in Anspruch nimmt, und die auch mit Rücksicht auf große Wel­ lendurchmesser sowie betriebsbedingte thermische und mechanische Ein­ flüsse eine optimale, leckagearme Abdichtung zwischen unterschiedlich druckbeaufschlagten Räumen an der Maschinenwelle ermöglicht.
Die gestellte Aufgabe ist durch Patentanspruch 1 erfindungsgemäß ge­ löst.
Aus der Kombination von mindestens zwei Dichtringen und zwei Gleit­ ringen wird eine optimale primäre und sekundäre Abdichtung ermög­ licht. Die Primärdichtung an der Welle wird zur Hauptsache über die am Umfang geteilten bzw. geschlitzten Gleitringe bereitgestellt. Die Gleitrings sind praktisch so ausgebildet und angeordnet, daß sie bei einer vorgegebenen Wellendrehzahl aero- bzw. hydrodynamisch lager­ artige Tragspalte gegenüber der Maschinenwelle einstellen, also kleine radiale Tragspalte, die in einer bei Luftlagern üblichen Größenanordnung angesiedelt sind. Die Einstellung bzw. Regulierbarkeit der lagerartigen radialen Tragspalte ist mithin eine Funktion des ört­ lichen Druckaufbaus an der Welle und der von der Befederung gegebenen­ falls unter Mitwirkung des Sperrfluiddrucks über den Druckring auf die Gleitringe übertragenen radialen Komponenten der Schließkräfte.
Die Dichtringe sind stets, also in Stillstand und in sämtlichen Be­ triebszuständen, mit derart groß bemessenen Radialspalten gegenüber der Welle angeordnet, daß Wellenkontaktierungen über den gesamten Betriebsbereich praktisch ausgeschlossen sind. Die Dichtringe bewirken eine optimale sekundäre Abdichtung der Ausparung am Gehäuse gegenüber beiden Druckräumen. Gleichzeitig wirken sie als Reibungsdämpfer mit ihren axialen äußeren Endflächen gegenüber radialen Gehäusegegenflä­ chen.
Gemäß der Erfindung werden die Gleitringe in zentripetaler Richtung vorgespannt, so daß sie im Stillstand - unter Umschließung der Ma­ schinenwelle - an dieser anliegen.
Durch die Wahl der Federkraft und der relativen gegenseitigen Sitzflä­ chenneigung ist die zentripetale Kraftkomponente an der Gleitringen und die axiale Kraftkomponente an den Dichtringen einstellbar. Grund­ sätzlich werden die Gleitringe durch die an den gegenseitigen kege­ lartigen Sitzflächen auftretenden Reibkräfte am Mitdrehen gehindert. Geringfügige Bewegungen in Umfangsrichtung sind aber möglich.
Auch extreme radiale Rotor- oder Wellenauslenkungen sind beherrschbar und werden über die Gleitringe und den Druckring auf Federmittel, z. B. ein Federblech, übertragen und optimal gedämpft.
Die Gleitringdichtung ist für beide Drehrichtungen einsetzbar. Sie kann als Flüssigkeits- oder Gasdichtung eingesetzt werden und ist fer­ ner bei vergleichsweise einfachem Aufbau leicht montier- bzw. demon­ tierbar. Insbesondere im Hinblick auf große Wellendurchmesser ist eine optimale Dichtungsqualität erreichbar. Bei hohen Drehzahlen sind dem­ gemäß hohe Gleitgeschwindigkeiten "luftlagerartig" beherrschbar.
Insbesondere im Hinblick auf eine radial äußere Sperrfluidzufuhr über das Gehäuse (Anspruch 5) oder eine radial innere Sperrfluidzufuhr über die Maschinenwelle (Anspruch 6) ist die erfindungsgemäße Gleit­ ringdichtung besonders zur Abdichtung von Öl oder Ölnebel enthaltenden Druckräumen (Lagerkammern) gegenüber atmosphärisch bzw. von Ver­ dichterluft oder von Abgas beaufschlagten Druckräumen geeignet. Für beispielhaft genannte Dichtungsaufgaben kann die Gleitringdichtung aber auch als reine Differenzdruckdichtung (Anspruch 13) ausgebildet werden.
Die Erfindung ist anhand zweier Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen weiter erläutert; es zeigen:
Fig. 1 einen Mittellängsschnitt der Gleitringdichtung an einem zuge­ ordneten Maschinenwellenabschnitt mit statorseitig außen ab­ gebrochen dargestelltem Gehäuse und umfangsseitig abgebrochen dargestelltem Wellenabschnitt und mit Sperrfluidzufuhr über das Gehäuse,
Fig. 2 eine der Schnittlinie II-II der Fig. 1 folgende, umfänglich abgebrochen dargestellte Ansicht der Gleitringdichtung mit Gehäuse und zugeordneter Maschinenwelle,
Fig. 3 einen Mittellängsschnitt der Gleitringdichtung an einem zuge­ ordneten Maschinenwellenabschnitt im Sinne der Darstellung der Fig. 1, hier jedoch unter Verdeutlichung einer Sperr­ fluidzufuhr über die Maschinenwelle und
Fig. 4 eine der Schnittlinie IV-IV der Fig. 3 folgende, umfänglich abgebrochen dargestellte Ansicht der Gleitringdichtung mit Gehäuse und zugeordneter Maschinenwelle.
Fig. 1 und 2 bzw. Fig. 3 und 4 veranschaulichen jeweils eine Gleit­ ringdichtung für Turbomaschinen, insbesondere Gasturbinentriebwerke, um fluidisch unterschiedlich druckbeaufschlagte Räume R1, R2 zwischen einem Maschinenstator mit dem Gehäuse 10 und einer Maschinenwelle 8, gegeneinander optimal abzudichten.
Das Gehäuse 10 am Maschinenstator bildet eine gegenüber der Maschinen­ welle 8 offene Aussparung 1 für einen in der Aussparung über dem Um­ fang radial federnd abgestützen Druckring 2 und für Gleit- und Dich­ tringe 4, 5; 6, 7 aus. Die Gleit- und Dichtringe 4, 5; 6, 7 bilden am Wel­ lenumfang eine aus dem jeweils zugeführten Sperrfluid F versorgte Pri­ märdichtung aus. Diese besteht an den Stelle b aus radialen Umfangs­ spalten der Dichtringe 6, 7; diese radialen Umfangsspalte sind gerade so groß bemessen, daß stets keine Wellenberührung auftreten soll. An den Stellen c bilden die Gleitringe 4, 5 zur Hauptsache die Primärdich­ tung an der Welle so aus, daß schon verhältnismäßig rasch nach dem Anfahrvorgang der Maschine radiale, vom zugeführten Sperrfluid F ver­ sorgte Tragspalte vorliegen. Über kegelartig miteinander korres­ pondierende Sitzflächen sind die Gleitringe 4, 5 auf einer Seite am Druckring 2, auf der anderen Seite an der Dichtringen 6, 7 abgestützt. Die relative gegenseitige Sitzflächenneigung ist durch die Winkeln und β verdeutlicht. Unter anderem bedeutet das, daß die beiden Gleit­ ringe 4, 5 relativ zu ihren zylindrischen Innenflächen am Wellenumfang beidseitig gleichförmig mit ihren Sitzflächen in Richtung auf den Grund der Aussparung 1 sich keil- bzw. kegelartig verjüngend ausge­ bildet sind. Aus axial nach außen gerichteten Kraftanteilen stellen die Dichtringe 6, 7 die sekundäre Abdichtung der Aussparung 1 des Ge­ häuses 10 gegenüber beiden Räumen R1 bzw. R2 bereit.
Dabei sind die Dichtringe 6, 7 axial außen an radialen Gegenflächen e, f der Aussparung 1 abdichtend beweglich und reibungsdämpfend geführt. Der Druckring 2 und die beiden Gleitringe 4, 5 sind jeweils an minde­ stens einer Umfangsstelle X; Y geteilt (Fig. 2 und 4). Dabei können die Teilungen durch am Umfang relativ zueinander versetzte, achsparallele Schlitze ausgeführt werden.
Im Wege der relativen gegenseitigen Sitzflächenneigung α;β- gegenüber dem Druckring 2 einerseits und einem Dichtring 6 bzw. 7 andererseits - sind die Gleitringe 4, 5 in zentripetaler Richtung so vorgespannt, daß sie mit ihren Innenflächen im Stillstand am Umfang der Maschinenwelle 8 anliegen.
Wie ferner aus Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, sind die Gleitringe 4, 5 in axial ein Abstand zueinander angeordnet, wobei zwischen Abschnitten der Gleitringe 4, 5, des Druckringes 2 und der Welle 8 ein Ringraum 9 eingeschlossen ist, der vom zugeführten Sperrfluid F beaufschlagt wird, und der über den Druckring 2 mit der Aussparung 1 für die se­ kundäre Abdichtung in Verbindung steht.
Gemäß Fig. 1 und 2 wird bei der Gleitringdichtung das Sperrfluid F über mindestens eine radial äußere, im Dichtungsgehäuse 10 ent­ haltende Bohrung 11 der Aussparung 1 und, über den Druckring 2, dem Ringraum 9 zugeführt.
Gemäß Fig. 3 und 4 wird bei der Gleitringdichtung das Sperrfluid F aus der hohlzylindrischen Maschinenwelle 8 zugeführt, deren Innenraum 8′ über eine oder mehrere Öffnungen 12 im Wellenmantel mit dem Ringraum 9 fluidisch in Verbindung steht.
In beiden Ausführungsbeispielen (Fig. 1 und 2 bzw. Fig. 3 und 4) ist die Gleitringdichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring 2 am Grund der rotationssymmetrischen Aussparung 1 des Gehäuses 10 mit einem über dem Umfang fortlaufend gleichförmig gewellten Federblech 3 ra­ dial federnd abgestützt ist. Ein betriebsbedingt variabler radialer Abstand des Druckrings 2 gegenüber dem Grund des Aussparung 1 ist in Fig. 1 und 3 mit a bezeichnet. Das Federblech 3 kann gemäß Fig. 1 und 3 in einer gegenüber den Grund der Aussparung 1 offenen Umfangsaus­ nehmung des Druckrings 2 gehalten sein. Somit ist das Federblech 3 ge­ gen unzulässige Axialverschiebung gesichtert.
Bei der Gleitringdichtung nach Fig. 1 und 2 weist das Federblech 3 mindestens eine Öffnung 13 für den Durchtritt des über die radial äußere Bohrung 11 zugeführten Sperrfluids F auf; die Öffnung 13 kommuniziert mit auf beiden Seiten gegenüber dem Federblech 3 offenen Umfangsnuten 14, 15; anstelle der Öffnung 13 oder - zusätzlich zu die­ ser - kann das Federblech 3 an einer Umfangsstelle Z (Fig. 2) durch einen achsparallelen Schlitz geteilt sein, der mit beiden Umfangsnuten 14, 15 fluidisch in Verbindung steht; die eine in den Grund der Aus­ sparung 1 eingearbeitete Umfangsnut 14 steht mit der radial äußeren Bohrung 11 in Verbindung; die andere in den Ausnehmungsgrund des Druckringes 2 eingearbeitete Umfangsnut 15 steht über mindestens eine radiale Öffnung 16 im Druckring 2 mit dem Ringraum 9 in Verbindung; mit der einen radial äußeren Umfangsnut 14 gelangt ein Teil des Sperrfluids über die als Folge der Federwellung verbleibenden umfäng­ lichen Zwischenräume, zwischen Federblech 3 und Aussparungsgrund, in Ringräume, die innerhalb der Aussparung 1 jeweils zwischen einem Dicht- und Gleitring 6, 4; 7, 5 und Abschnitten des Druckringes 2 ausge­ bildet sind. Mit der angegebenen Sperrfluidzufuhr sind die Gleitringe 4, 5 über den Druckring 2 radialen Komponenten der Schließkräfte aus der Druckbeaufschlagung (Sperrfluid) und aus der Befederung ausge­ setzt.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 weist der Druckring 2 eine in den Grund der Ausnehmung für das Federblech eingearbeitete, gegen­ über dem Federblech 3 offene Umfangsnut 15 auf, die über mindestens eine radiale Öffnung 16 im Druckring 2 mit dem Ringraum 9 in Verbin­ dung steht, wobei diese Umfangsnut 15 über die als Folge der Federwel­ lung verbleibenden umfängliche Zwischenräume, zwischen Federblech 3 und Druckring 2, mit weiteren Ringräumen in Verbindung steht, die in­ nerhalb der Aussparung 1 jeweils zwischen einem Dicht- und Gleitring 6, 4; 5, 7 und Abschnitten des Druckringe 2 ausgebildet sind.
Für beide Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 und 2 bzw. Fig. 3 und 4 ferner folgendes.
Der Druckring 2 weist äußere achsparallele und tellerartige Umfangs­ abschnitte auf, die sich auf der vom Grund der Aussparung 1 abge­ wandten Seite zunächst radial mit Abstand gegenüber einem Dicht- und Gleitring 6, 4; 7, 5 erstrecken und an denen der Druckring 2 in einen sich über dem Umfang erstreckenden Vorsprung 17 (Fig. 1 und 3) über­ geht, der sich in Ausbildung der Sitzflächen auf beiden Seiten in Richtung auf den Wellenumfang symmetrisch keilförmig oder kegelartig verjüngt.
Montage- und wartungsfreundlich ist die Gleitringdichtung dadurch, daß die Aussparung 1 von zwei axial lösbaren, konzentrisch axial und ra­ dial aneinander festlegbaren Gehäusebauteilen 18, 19 ausgebildet ist.
Die Befestigung kann mit gleichmäßig über dem Umfang verteilten Schraubverbindungen erfolgen. Die in Fig. 1 bis 4 dargestellten Gleit­ ringdichtungen arbeiten nach Druckbeziehung: P1 im Raum R1 < P2 in Raum R2, wobei P3 (Sperrfluid) im Ringraum 9 < P1 und < P2 ist.
Die Gleitringdichtung kann aber auch ohne die wahlweise dargestellte radial äußere (Fig. 1 und 2) oder radial innere (Fig. 3 und 4) Sperr­ fluidzufuhr betrieben werden. Sie kann also aus dem Differenzdruck zwischen dem im Raum R1 vor und im Raum R2 hinter der Dichtung herr­ schenden Druck nach der Beziehung P1 < P2 betätigt werden, wobei inner­ halb des Ringraums 9, der zwischen Abschnitten der Welle, der Gleit­ ringe 4, 5 und des Druckrings 2 ausgebildet ist, ein Druck P3 herrscht, der niedriger als der im einen Raum R1 stromauf der Dichtung herr­ schende Druck P1 und höher als der stromab der Dichtung im anderen Raum R2 herrschende Druck P2 ist; dabei wird das Sperr- oder Dicht­ fluid für die Primär- und die Sekundärdichtung aus dem einen Raum R1 höchsten Druckes P1 bereitgestellt. Die Gleitringdichtung kann aber auch in relativ umgekehrte Druckbeziehung, nämlich P2 in R2 < P1 in R1 betrieben werden, wobei P3 in Raumraum 9 <P2 und <P1 ist.
Für den Einsatz an oder in der Nähe einer Turbine, also in Gebieten hoher Temperaturbelastung und Wärmeabstrahlung, können die Gleitringe 4, 5 und/oder die Dichtringe 6, 7 aus einem temperaturbeständigen und verschleißarmen keramischen Werkstoff gefertigt sein.
Ferner kann die Gleitringdichtung so ausgebildet werden, daß die Oberfläche der Maschinenwelle 8, insbesondere in Bereichen der auf der Welle angeordneten Gleitringe 4, 5, mit einer verschleißarmen und tem­ peraturbeständigen keramischen Beschichtung versehen ist.
Die zuvorgenannten Ringe oder Beschichtungen können aus einem Kera­ mikwerkstoff bestehen, der aus einer der Gruppen, nämlich Oxide oder Carbide oder Nitride ausgewählt ist. Bei den Werkstoffen kann es sich z. B. um Zirkonoxid oder Siliziumkarbid oder um Siliziumnitrid handeln.
In Weiterbildung der Erfindung kann die Oberfläche der Maschinenwelle 8, insbesondere in Bereichen der auf der Welle angeordneten Gleitringe 4, 5 metallisch verschleißarm und/oder temperaturbeständig beschichtet sein. Als Werkstoffe kommen z. B. Chrom oder anderweitige Legierung, z. B. auf Ni- oder Co-Basis in Frage. Für Einsatzgebiete niedriger Tem­ peraturen, z. B. an oder in der Umgebung von Verdichtern für Gastur­ binentriebwerke, können die Dicht- und Gleitringe 5, 7; 4, 5 aus einem durch Glas- und/oder Kohlefasern verstärktem Kunstoff gefertig sein, wobei jeweils ein Ringkern durch in Ringumfangsrichtung verlaufende fasern verstärkt und durch Überkreuz-faserlagen an sämtlichen oder Teilen der Außenflächen verschleißarm stabilisiert ist.

Claims (19)

1. Gleitringdichtung für Turbomaschinen, insbesondere Gasturbinentrieb­ werke, zur Abdichtung von fluidisch unterschiedlich druckbeauf­ schlagten Räumen (R1, R2) zwischen einem Maschinenstator und einer Maschinenwelle (8), dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der Maschinenstator eine gegenüber der Maschinenwelle (8) offene Aussparung (1) für einen in der Aussparung über dem Umfang radial federnd abgestützten Druckring (2) und für Gleit- und Dichtringe (4, 5; 6, 7) aufweist,
  • - die Gleitringe (4, 5) am Wellenumfang eine mit Sperrfluid ver­ sorgte dynamische Spaltdichtung ausbilden,
  • - über kegelartig miteinander korrespondierende Sitzflächen die Gleitringe (4, 5) auf einer Seite am Druckring (2), auf der an­ deren Seite an den Dichtringen (6, 7) abgestützt sind und so die Dichtringe (6, 7) gegen Axialflächen der Aussparung (1) gedrückt werden,
  • - der Druckring (2) und die Gleitringe (4, 5) jeweils an einer Umfangsstelle (X; Y) geteilt sind.
2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringe (4, 5) - im Wege der relativen gegenseitigen Sitzflächen­ neigung (α; β) gegenüber dem Druckring (2) einerseits und einem Dichtring (6; 7) andererseits - in zentripetaler Richtung so vorge­ spannt sind, daß sie mit ihren Innenflächen im Stillstand am Umfang der Maschinenwelle (8) anliegen.
3. Gleitringrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Umfang der Maschinenwelle (8) in sich geschlossen ausge­ führten Dichtringe (6, 7) unter stets berührungsloser Radialspaltbil­ dung (b) für die Primärdichtung ausgebildet und angeordnet sind.
4. Gleitringdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringe (4, 5) in axialem Abstand zueinander angeordnet sind und dabei zwischen Abschnitten der Gleit­ ringe (4, 5) des Druckringes (2) und der Welle (8) ein Ringraum (9) eingeschlossen ist, der vom Sperrfluid beaufschlagt wird, und der über den Druckring (2) mit der Aussparung (1) für die sekundäre Ab­ dichtung in Verbindung steht.
5. Gleitringdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrfluid über mindestens eine radial äußere, im Dichtungsgehäuse (10) enthaltende Bohrung (11) der Aussparung (1) und, über den Druckring (2), dem Ringraum (9) zugeführt wird.
6. Gleitringdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrfluid aus der hohlzylindrischen Maschinenwelle (8) zugeführt wird, deren Innenraum (8′) über eine oder mehrere Öffnungen (12) im Wellenmantel mit dem Ringraum (9) fluidisch in Verbindung steht.
7. Gleitringdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (2) am Grund der rotations­ symmetrischen Aussparung (1) mit einem über dem Umfang gewellten Federblech (3) radial Federn abgestützt ist.
8. Gleitringrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Federblech (3) in einer gegenüber den Grund der Aussparung (1) offenen Umfangsausnehmung des Druckrings (2) gehalten ist.
9. Gleitringdichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federblech (3) mindestens eine Öffnung (13) für den Durchtritt des Sperrfluids aufweist, die mit auf beiden Seiten gegenüber dem Feder­ blech (3) offenen Umfangsnuten (14, 15) kommuniziert, von denen die eine am Grund der Aussparung (1) mit der radial äußeren Bohrung (11) und die andere am Ausnehmungsgrund des Druckringes (2) über min­ destens eine radiale Öffnung (16) im Druckring (2) mit dem Ringraum (9) in Verbindung steht, wobei die eine Umfangsnut (14) ferner über als Folge der Federwellung verbleibende umfängliche Zwischenräume zwischen Federblech (3) und Aussparungsgrund, mit weiteren Ring­ räumen in Verbindung steht, die innerhalb der Aussparung (1) jeweils zwischen einem Dicht- und Gleitring (6, 4; 7, 5) und Abschnitten des Druckringes (2) ausgebildet sind.
10. Gleitrichtdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (2) am Grund der Ausnehmung für das Federblech (3) eine gegenüber dem Federblech (3) offene Umfangsnut (15) aufweist, die über mindestens eine radiale Öffnung (16) im Druckring (2) mit dem Ringraum (9) in Verbindung steht, wobei diese Umfangsnut (15) über als Folge der Federwellung verbleibende umfängliche Zwischenräume, zwischen Federblech (3) und Druckring (2), mit weiteren Ringräumen in Verbindung steht, die innerhalb der Aussparung (1) jeweils zwischen einem Dicht- und Gleitring (6, 4; 5, 7) und Abschnitten des Druckringes (2) ausgebildet sind.
11. Gleitringrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (2) äußere achsparallele und tellerartige Umfangsabschnitte aufweist, die sich auf der vom Grund der Aussparung (1) abgewandten Seite zunächst radial mit Ab­ stand gegenüber einem Dicht- und Gleitring (6, 4; 7, 5) erstrecken und an denen der Druckring (2) in einen sich über dem Umfang erstrec­ kenden Vorsprung (17) übergeht, der sich in Ausbildung der Sitzflä­ chen auf beiden Seiten in Richtung auf den Wellenumfang symmetrisch keilförmig verjüngt.
12. Gleitringdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (1) von zwei axial lös­ baren, konzentrisch axial und radial aneinander festlegbaren Gehäusebauteilen (18, 19) ausgebildet ist.
13. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus dem Differenzdruck zwischen dem im Raum (R1) vor und im Raum (R2) hinter der Dichtung herrschenden Druck betätigt wird, wobei innerhalb des Ringraums (9), der zwischen Abschnitten der Welle, der Gleitringe (4, 5) und des Druckrings (2) ausgebildet ist, ein Druck (P3) herrscht, der niedriger als der im einen Raum (R1) stromauf der Dichtung herrschende Druck (P1) und höher als der stromab der Dichtung im anderen Raum (R2) herrschende Druck (P2) ist, wobei das Sperr- oder Dichtfluid für die Primär- und die Se­ kundärdichtung aus dem einen Raum (R1) höchsten Druckes (P1) be­ reitgestellt wird.
14. Gleitringdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringe (4, 5) und/oder die Dichtringe (6, 7) aus einem temperaturbeständigen und ver­ schleißarmen keramischen Werkstoff gefertigt sind.
15. Gleitringdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Maschinenwelle (8) zumindest in Bereichen der auf der Welle angeordneten Gleitringe (4, 5), mit einer verschleißarmen und temperaturbeständigen kera­ mischen Beschichtung versehen ist.
16. Gleitringdichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikwerkstoff aus einer der Gruppen von Oxiden, Carbiden oder Nitriden ausgewählt ist.
17. Gleitringdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Maschinenwelle (8), insbesondere in Bereichen der auf der Welle angeordneten Gleitringe (4, 5) metallisch verschleißarm und/oder temperaturbeständig be­ schichtet ist.
18. Gleitringdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 oder nach Anspruch 15 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicht- und Gleitringe (6, 7; 4, 5) aus einem durch Glas- und/oder Koh­ lefasern verstärktem Kunstoff gefertigt sind, wobei jeweils ein Ringkern durch in Ringumfangsrichtung verlaufende Fasern verstärkt und durch Oberkreuz-faserlagen zumindest teilweise an Außenflächen verschleißarm stabilisiert ist.
19. Gleitringdichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Federblech (3) an einer Umfangsstelle (Z) geteilt ist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011009799A1 (de) * 2009-07-23 2011-01-27 Gapi Technische Produkte Gmbh Öldrehdurchführung
EP2690258A1 (de) * 2012-07-24 2014-01-29 Siemens Aktiengesellschaft Dichtungsanordnung einer Dampfturbine wobei eine Sperrflüssigkeit und eine Wrasendampfabsaugung verwendet wird
US9182040B2 (en) 2012-01-11 2015-11-10 Gapi Technische Produkte Gmbh Fluid rotary passage

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE228458C (de) *
DE50971C (de) * N. MACBETH in Bolton, Lancaster, England Stopfbüchse mit beweglichen Verpackungsbehältern
US2888286A (en) * 1957-06-24 1959-05-26 Westinghouse Electric Corp Turbine apparatus
US2971783A (en) * 1957-03-04 1961-02-14 City Nat Bank And Trust Compan Rotary seal
US3009747A (en) * 1956-11-23 1961-11-21 Paul Gross Bushing
US3333856A (en) * 1964-04-22 1967-08-01 Continental Illinois Nat Bank Labyrinth type face seal
US3439924A (en) * 1965-07-01 1969-04-22 Halberg Maschbau Gmbh & Co Seal for a rotatable shaft having a segmented sealing ring
DD108361A5 (de) * 1973-12-18 1974-09-12
DE2545816A1 (de) * 1975-07-11 1977-01-13 Creusot Loire Wellendichtung fuer zentrifugalkompressor
DE2923600A1 (de) * 1978-06-30 1980-01-03 Yoshio Arai Dichtungsring mit kegelfoermiger oberflaeche und dichtungsvorrichtung mit einem solchen dichtungsring
DE3220595A1 (de) * 1982-06-01 1983-12-01 Howaldtswerke-Deutsche Werft Ag Hamburg Und Kiel, 2300 Kiel Hilfsdichtung fuer wellen, insbesondere propellerwellen
DE3830470C2 (de) * 1988-09-08 1990-08-02 Mtu Friedrichshafen Gmbh
US5014999A (en) * 1989-03-06 1991-05-14 Car-Graph, Inc. Pressure enhanced self aligning seal

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4436311A (en) * 1982-04-20 1984-03-13 Brandon Ronald E Segmented labyrinth-type shaft sealing system for fluid turbines
DE3542826A1 (de) * 1985-12-04 1987-06-11 Mtu Muenchen Gmbh Wellendichtungseinrichtung fuer turbomaschinen, insbesondere gasturbinentriebwerke
EP0223457B1 (de) * 1985-11-01 1990-05-16 John Crane Uk Limited Gleitringdichtungen
DE3828833A1 (de) * 1988-08-25 1990-03-01 Mtu Muenchen Gmbh Einrichtung zur abdichtung von durch medien, wie fluessigkeiten und/oder gasen, unterschiedlichen druckes beaufschlagten raeumen, insbesondere fuer turbomaschinen
US5395124A (en) * 1993-01-04 1995-03-07 Imo Industries, Inc. Retractible segmented packing ring for fluid turbines having gravity springs to neutralize packing segment weight forces

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE228458C (de) *
DE50971C (de) * N. MACBETH in Bolton, Lancaster, England Stopfbüchse mit beweglichen Verpackungsbehältern
US3009747A (en) * 1956-11-23 1961-11-21 Paul Gross Bushing
US2971783A (en) * 1957-03-04 1961-02-14 City Nat Bank And Trust Compan Rotary seal
US2888286A (en) * 1957-06-24 1959-05-26 Westinghouse Electric Corp Turbine apparatus
US3333856A (en) * 1964-04-22 1967-08-01 Continental Illinois Nat Bank Labyrinth type face seal
US3439924A (en) * 1965-07-01 1969-04-22 Halberg Maschbau Gmbh & Co Seal for a rotatable shaft having a segmented sealing ring
DD108361A5 (de) * 1973-12-18 1974-09-12
DE2545816A1 (de) * 1975-07-11 1977-01-13 Creusot Loire Wellendichtung fuer zentrifugalkompressor
DE2923600A1 (de) * 1978-06-30 1980-01-03 Yoshio Arai Dichtungsring mit kegelfoermiger oberflaeche und dichtungsvorrichtung mit einem solchen dichtungsring
DE3220595A1 (de) * 1982-06-01 1983-12-01 Howaldtswerke-Deutsche Werft Ag Hamburg Und Kiel, 2300 Kiel Hilfsdichtung fuer wellen, insbesondere propellerwellen
DE3830470C2 (de) * 1988-09-08 1990-08-02 Mtu Friedrichshafen Gmbh
US5014999A (en) * 1989-03-06 1991-05-14 Car-Graph, Inc. Pressure enhanced self aligning seal

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011009799A1 (de) * 2009-07-23 2011-01-27 Gapi Technische Produkte Gmbh Öldrehdurchführung
US8910946B2 (en) 2009-07-23 2014-12-16 Gapi Technische Produkte Gmbh Rotary oil feedthrough
US9182040B2 (en) 2012-01-11 2015-11-10 Gapi Technische Produkte Gmbh Fluid rotary passage
EP2690258A1 (de) * 2012-07-24 2014-01-29 Siemens Aktiengesellschaft Dichtungsanordnung einer Dampfturbine wobei eine Sperrflüssigkeit und eine Wrasendampfabsaugung verwendet wird
US9885246B2 (en) 2012-07-24 2018-02-06 Siemens Aktiengesellschaft Sealing arrangement of a steam turbine in which a sealing liquid and a vapor steam extraction system are used

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FR2730276A1 (fr) 1996-08-09
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ITMI960060A0 (de) 1996-01-16

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